Standardmodellen

Med anledning av att forskare vid partikelacceleratorn Cern i Schweiz efter 40 års jakt tror sig ha funnit den svårfångade och superlilla Higgspartikeln (även kallad higgsbosonen och Guds partikel), vilket kan vara ett genombrott för fysiken och för vår syn på hur materian är uppbyggd, så tänkte jag i all anspråkslöshet försöka skriva ett inlägg om den så kallade Standardmodellen (mest för att själv lära mig vad den är och innebär).

Enligt Wikipedia så är Standardmodellen en kvantmekanisk teori inom fysiken som beskriver de minsta partiklarna med hjälp av kvantfältteori. Standardmodellen är dock inte heltäckande eftersom den inte innefattar gravitationskraften.

I Standardmodellen är den svaga kraften och den elektromagnetiska kraften en enda kraft (den så kallade elektrosvaga kraften), som dock  delar upp sig i olika krafter vid låga energier, då alla partiklar får massa (Higgsmekanismen). Standardmodellen kan dock inte förklara alla partiklarnas egenskaper, bland annat varför det finns tre familjer med kvarkar och leptoner, och varifrån partiklarnas massa kommer.
Standardmodellen har många fäder, bland annat Lorentztransformationen och Maxwells ekvationer, som beskrevs redan på 1800-talet. 1905 kom Albert Einsteins speciella relativitetsteori (E=mc²), som ledde till en bekrivning av fotonen.  Partikelfysiken fick sitt genombrott med Erwin Schrödingers vågekvation (1926) och Wolfgang Paulis uteslutningsprincip (1926) samt Werner Heisenbergs obestämbarhetsrelation (1927) och Diracekvationen (1928), med flera.

Tack vare vapenrustningen konstruerades partikelaccelleratorer med allt högre energi vilket ledde till upptäckten av en mängd kortlivade, energirika partiklar. På 60-talet insåg man behovet av en modell som kunde systematisera alla dessa observationer, vilket ledde till antagandet att dessa partiklar kunde indelas i tre fundamentala partiklar, så kallade kvarkar. Namnet kommer av nonsensdikten Finnegans Wake av James Joyce:

”Three quarks for Muster Mark!/Sure he hasn’t got much of a bark/And sure any he has it’s all beside the mark.”

Först betraktades kvarkarna mer som en matematisk modell än som verkliga partiklar, men sedan bevisade en rad experiment att kvarkarna var verkliga partiklar, vilket ledde till utvecklingen av Standardmodellen 1970-1973. Alla partiklar och växelverkningar i Standardmodellen har bekräftats experimentellt, utom higgspartikeln.

För elementarpartiklarna gäller våg-partikeldualiteten. Först sågs de bara som en matematisk formulering av kvanttillstånden. Å ena sidan kan partiklarna ses som en våg, men även som en punktformad partikel. Med tiden stod det klart att partiklarna kan betraktas som reella objekt. Men de uppträder också som virtuella partiklar, som avges och upptas inom obestämbarhetsrelationens gränser. Krafter beskrivs med en virtuell växelverkanspartikel som utsänds från en partikel och mottas av en annan, ofta med långt högre energi än någon av de reella partiklarna som deltar i växelverkan. Man räknar med att masslösa virtuella partiklar rör sig med ljusets hastighet.

Standardmodellen är ingen fullständig beskrivning då en rad egenskaper ligger utanför standardmodellens område. Ett viktigt mål inom fysiken är att egenskaperna ska kunna härledas från en grundläggande teori om allt där enskilda lagar, massor, energinivåer etc. bara är specialfall av generella principer och där «detaljer endast kan beräknas om situationen är tillräcklig enkel för att göra ett närmande, vilket sällan är fallet, men där vi ofta ändå i stort sett kan förstå vad som sker» (Richard Feynman).

Man hoppas och tror att det ska finnas en ”teori om allt”, alltså om alla de fyra fundamentala naturkrafter man känner till idag: Stark växelverkan, Svag växelverkan, Elektromagnetisk växelverkan och Gravitation. Stark växelverkan är den kraft som binder samman atomkärnor, Svag växelverkan orsakar β-sönderfall och kan få elementarpartiklar att ändra sort, Elektromagnetisk växelverkan ger upphov till elektriska- och magnetiska krafter, och Gravitationen får saker att falla till marken och är den kraft som dominerar i rymden. Teorin om allt ska alltså besvara de många frågor som Standardmodellen inte kan besvara. Dessutom återstår den så kallade mörka materian att förklara. Kanske leder en eventuell bekräftelse av Higgspartikeln till fler frågor än svar. Så brukar det vara…

Här finns en intressant hemsida om Standardmodellen.

6 thoughts on “Standardmodellen

  1. Det gäller att krånga till det..
    Tänk att man lägger sånt krut på detta och det man verkligen man behöver lära sig har man inte ens kunnat hittat fram till ännu.
    Frågan är om det är värt nobelprajzet ?

    • Det är djupt mänskligt att ständigt sträva efter att utöka sitt kunnande om både vår verklighet och oss själva. Den dag vi inte gör det längre upphör vi att vara människor och förfaller till navelskådande zombies med död själ och död kadaverblick.

      Att lösa universums gåta och försöka förstå varifrån det kom, hur det hänger samman och vart det är på väg, tillhör vår allra största utmaning. Det är kittlande att vi tränger allt djupare in i dess mysterium och låser upp allt fler stängda dörrar. Jag vet att många faller för frestelsen att hellre söka lätta svar på svåra frågor i religionens fabelvärld. Barnatro är inget för mig. Jag vill inte tro. Jag vill veta.

      Vad vi sedan gör med vår kunskap är upp till oss själva.

    • Lite paradoxalt (igen kära du):

      Du säger att man inte ska krångla till det, men i nästa andetag säger du att man behöver lära sig något som man inte har hittat fram till.

      Hur menar du? Ska man försöka lära sig något, eller inte?

      /Amo

Lämna ett svar till Anonym Avbryt svar

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut /  Ändra )

Google-foto

Du kommenterar med ditt Google-konto. Logga ut /  Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut /  Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut /  Ändra )

Ansluter till %s