大型强子对撞机粒子探测器数据
过去几十年里,科学家们通过不断努力,如今已经统一了3大基本力,它被称作“标准模型”。
标准模型正是科学家们的水晶球,它能够预言基本力中的粒子究竟是什么样子。
预测新的粒子,然后实验去验证。科学家对新粒子的发掘最终需要一个模型来根据其固有特性划分的所有基本粒子。
标准模型不仅排列了这些粒子,而且还提供了一种可以解释自然基本力,以及它们相应力载体的方法。
粒子物理标准模型中的粒子
电磁力、弱核力、强核力,这三者在统一结合的过程中表现十分自洽,并且如今在科学界已经得到证实。
标准模型中,电磁的相互作用由量子电动力学描述;
弱力根据弱理论来解释,相关理论指出弱相互作用和电磁相互作用在高能状态下结合成一个单一的电弱相互作用;
弱核力中的放射性衰变
强力的强相互作用由量子色动力学描述,它是标准模型组成的一部分。
然而在引力中,尽管很早以前科学家就已经在接触引力,但是并没有一个标准模型来描述引力。
因为在与广义相对论、现代引力理论和量子力学的结合中会出现矛盾,而它在微观尺度上的表现又是如此的弱,以至于它在本质上无法被测量。
量子色动力学中的氘原子
所以标准模型还不能解释什么是暗物质,为什么会有质量尺度不同的三代夸克和轻子等等。
科学家为了完成四大力的基本统一,因此他们正准备构建大统一理论。
大统一大统一理论是粒子物理学中的一个模型(事实上关于基本力的统一理论并不只有一个,但是就大统一理论来讲,这或许是未来最有可能的结果)
在高能状态下的3个规范相互作用合并成一个单一的力。