Selain materi gelap dan energi gelap yang tidak diketahui sains, Model Standar Fisika Partikel juga menghadapi kesulitan dalam menjelaskan mengapa fermion berjumlah tiga set yang hampir identik.
Untuk teori yang masih kekurangan komponen yang cukup besar, Model Standar Partikel dan Interaksi sudah cukup berhasil. Ini memperhitungkan semua yang kita temui setiap hari: proton, neutron, elektron dan foton, serta eksotik seperti boson Higgs dan quark sejati. Namun, teorinya tidak lengkap, karena tidak dapat menjelaskan fenomena seperti materi gelap dan energi gelap.
Keberhasilan Model Standar disebabkan oleh fakta bahwa Model Standar memberikan panduan yang berguna untuk partikel materi yang kita ketahui. Generasi bisa disebut salah satu pola penting ini. Sepertinya setiap partikel materi dapat terdiri dari tiga versi berbeda, yang hanya berbeda massanya.
Para ilmuwan bertanya-tanya apakah pola ini memiliki penjelasan yang lebih detail, atau lebih mudah untuk percaya bahwa beberapa kebenaran tersembunyi akan menggantikannya.
Model Standar adalah menu yang berisi semua partikel fundamental yang diketahui yang tidak dapat lagi dipecah menjadi bagian-bagian komponennya. Ini dibagi menjadi fermion (partikel materi) dan boson (partikel yang membawa interaksi).
Model Standar Partikel Dasar dan Interaksi / Kolaborasi ALEPH.
Partikel materi meliputi enam quark dan enam lepton. Quark tersebut adalah sebagai berikut: atas, bawah, terpesona, aneh, benar, dan menggemaskan. Mereka biasanya tidak ada secara terpisah, tetapi berkelompok untuk membentuk partikel yang lebih berat seperti proton dan neutron. Lepton termasuk elektron dan sepupunya, muon dan tau, serta tiga jenis neutrino (electron neutrino, muonic neutrino, dan tau neutrino).
Semua partikel di atas dibagi menjadi tiga "generasi" yang secara harfiah saling menyalin. Quark teratas, terpesona, dan sebenarnya memiliki muatan listrik yang sama, serta interaksi lemah dan kuat yang sama: mereka terutama berbeda dalam massa yang diberikan medan Higgs. Hal yang sama berlaku untuk quark bawah, aneh, dan cantik, serta elektron, muon, dan tau.
Video promosi:
Seperti disebutkan di atas, perbedaan semacam itu mungkin berarti sesuatu, tetapi fisikawan belum menemukan apa. Kebanyakan generasi memiliki berat yang sangat bervariasi. Misalnya, tau lepton sekitar 3.600 kali lebih masif dari elektron, dan quark sejati hampir 100.000 kali lebih berat daripada kuark atas. Perbedaan ini memanifestasikan dirinya dalam stabilitas: generasi yang lebih berat pecah menjadi generasi yang lebih ringan sampai mereka mencapai kondisi paling ringan, yang tetap stabil selamanya (sejauh yang diketahui).
Generasi memainkan peran penting dalam eksperimen. Misalnya, boson Higgs adalah partikel tidak stabil yang meluruh menjadi banyak partikel lain, termasuk lepton tau. Ternyata karena tau adalah partikel terberat, Higgs boson "lebih suka" berubah menjadi tau lebih sering daripada menjadi muon dan elektron. Sebagai catatan akselerator partikel, cara terbaik untuk mempelajari interaksi medan Higgs dengan lepton adalah dengan mengamati peluruhan Higgs boson menjadi dua tau.
Peluruhan boson Higgs menjadi quark cantik / Kolaborasi ATLAS / CERN.
Jenis pengamatan ini adalah inti dari fisika Model Standar: benturkan dua atau lebih partikel satu sama lain dan lihat partikel mana yang muncul, lalu cari pola sisa di residual - dan, jika beruntung, Anda akan melihat sesuatu yang tidak sesuai dengan gambar Anda.
Dan sementara hal-hal seperti materi gelap dan energi gelap jelas tidak cocok dengan model modern, ada beberapa masalah dengan Model Standar itu sendiri. Misalnya, menurutnya, neutrino seharusnya tidak bermassa, tetapi eksperimen telah menunjukkan bahwa neutrino masih memiliki massa, meskipun sangat kecil. Dan, tidak seperti quark dan lepton bermuatan listrik, perbedaan massa antara generasi neutrino tidak signifikan, yang menjelaskan fluktuasi mereka dari satu jenis ke jenis lainnya.
Tidak memiliki massa, neutrino tidak dapat dibedakan satu sama lain, dengan massa - mereka berbeda. Perbedaan antara generasi mereka membingungkan para ahli teori dan ahli eksperimen. Seperti yang dicatat oleh Richard Ruiz dari University of Pittsburgh, "Ada sebuah pola yang menatap kami, tetapi kami tidak dapat menemukan dengan tepat bagaimana pola tersebut harus dipahami."
Bahkan jika hanya ada satu Higgs boson - yang ada di Model Standar - ada banyak hal yang harus dipelajari dengan mengamati interaksi dan pembusukannya. Misalnya, memeriksa seberapa sering boson Higgs diubah menjadi tau dibandingkan partikel lain, Anda dapat memeriksa validitas Model Standar, serta mendapatkan petunjuk tentang keberadaan generasi lain.
Tentu saja, hampir tidak ada generasi lagi, karena quark generasi keempat seharusnya jauh lebih berat daripada quark sejati. Tapi anomali dalam perpisahan Higgs menceritakan banyak hal.
Sekali lagi, saat ini tidak ada ilmuwan yang mengerti mengapa tepatnya ada tiga generasi partikel materi. Meskipun demikian, struktur Model Standar itu sendiri merupakan petunjuk tentang apa yang mungkin ada di luarnya, termasuk apa yang dikenal sebagai supersimetri. Jika fermion memiliki pasangan supersimetris, panjangnya juga harus tiga generasi. Bagaimana massa mereka didistribusikan dapat membantu dalam memahami distribusi massa fermion dalam Model Standar, serta mengapa mereka cocok dengan pola khusus ini.
Supersimetri mengasumsikan adanya "superpartner" / CERN / IES de SAR yang lebih berat untuk setiap partikel Model Standar.
Terlepas dari berapa generasi partikel yang ada di alam semesta, fakta keberadaan mereka tetap menjadi misteri. Di satu sisi, "generasi" tidak lebih dari organisasi partikel materi yang nyaman dalam Model Standar. Namun, sangat mungkin bahwa organisasi ini dapat bertahan dalam teori yang lebih dalam (misalnya, teori di mana quark terdiri dari partikel hipotetis yang lebih kecil - preon), yang dapat menjelaskan mengapa quark dan lepton tampak membentuk pola-pola ini.
Lagi pula, meskipun Model Standar belum menjadi deskripsi pasti tentang alam, sejauh ini ia telah melakukan tugasnya dengan cukup baik. Semakin komunitas ilmiah semakin dekat ke tepi peta yang digambar oleh teori ini, semakin dekat ilmuwan mendapatkan deskripsi yang benar dan akurat tentang semua partikel dan interaksinya.
Vladimir Guillen
