A tutti gli effetti pratici, il Modello Normal della fisica delle particelle lo è Quasi perfetto. Il quadro collaudato prevede il comportamento delle particelle con una precisione impressionante, ma la maggior parte dei fisici concorda anche sul fatto che è lungi dall’essere completo.
Advert esempio, la struttura matematica del modello non funziona bene con la relatività generale – un’altra teoria “quasi perfetta” – in particolare con il Huge Bang o i buchi neri. Il modello inoltre non riesce advert affrontare diversi misteri irrisolti della fisica riguardanti idee ampiamente accettate come oscillazioni dei neutrini, simmetria materia-antimateriaO materia oscura E energia oscura.
Un intero campo dedicato proprio a questa disparità, non a caso chiamato “fisica oltre il Modello Standard“, si concentra sulle lacune della teoria offrendo allo stesso tempo different. Spesso, questo significa che i fisici inventeranno nuove particelle per integrare quelle di cui si sa che esistono. Queste ipotetiche particelle sono, beh, ipotetiche, ma ciò non significa che saranno per sempre fuori portata. Dopotutto, è stato solo nel 1897 che l’umanità scoperto l’elettrone e il bosone di Higgs fino al 2012.
Continua a leggere per scoprire alcune popolari ipotetiche particelle che potrebbero aggiustare la fisica, se esistono.
1. Squarks e dormienti
“Squark” e “sleptoni” si riferiscono a categorie più ampie di “superpartner” di particelle fondamentali più familiari, come quark, elettroni o neutrini. Quindi il superpartner di un quark up sarebbe uno “squark sup”, mentre un elettrone sarebbe accoppiato con un “selettrone”.
Sembrano barzellette, ma prometto che non lo sono. Si basano su previsioni complesse che hanno a che fare con supersimmetriache ipotizza che tutte le particelle portatrici di forza (come i fotoni) e le particelle materiali (come gli elettroni) si presentino in coppia. Se validi, i accomplice delle particelle dovrebbero avere spin che differiscono di mezza unità, spingendoli teoricamente a energie uguali e molto elevate che uniscono matematicamente forze numerous: un sogno ambito dai fisici, incluso Albert Einstein.
2. Gravitoni per la gravità quantistica
Un altro importante problema irrisolto della fisica è la conciliazione della relatività generale e della meccanica quantistica, due teorie rivoluzionarie e di successo che notoriamente non vanno d’accordo. Si tratta di un problema così serio che, senza dubbio, una buona parte della teoria delle stringhe è dedicata a risolvere questo conflitto.
Ma prima della teoria delle stringhe, scienziati come il fisico teorico britannico Paul Dirac avevano altre idee. Considerava la possibilità della gravità quantizzata, possibilmente sotto forma di particella. I fisici in seguito soprannominarono questa ipotetica particella “gravitone”.
Se il gravitone fosse reale, medierebbe le forze dell’interazione gravitazionale, dimostrando che “la gravità è in realtà una forza quantistica, dandoci un indizio diretto su come costruire una teoria della gravità quantistica”. Daniele Whitesonha detto a Gizmodo un fisico delle particelle del CERN e dell’Università della California, Irvine.
3. Particelle per domare i “disadattati” dei neutrini
I neutrini sono particelle fondamentali quasi prive di massa che permeano quasi ogni angolo dell’universo. Secondo Rivista di simmetriaquesti neutrini sono i “disadattati del Modello Normal”. Per cominciare, il Modello Normal inizialmente prevedeva che i neutrini fossero privi di massa. Non lo erano. In effetti, i risultati sperimentali hanno dimostrato che i neutrini (1) hanno massa, (2) sono disponibili in tre diversi “sapori” (elettrone, muone e tau) che si mescolano tra stati di massa e (3) oscillano tra questi tipi, presumibilmente a causa di effetti quantomeccanici.
Tutto ciò solleva alcuni seri segnali d’allarme per il Modello Normal, ed è una discrepanza che i fisici devono ancora risolvere. Come rimedio, i ricercatori hanno introdotto ipotetiche particelle come il neutrino sterile (parenti molto più pesanti dei neutrini), i majoroni e le triplette di particelle a spin zero, per citarne alcune, che darebbero ai neutrini la massa come massa Bosone di Higgs conferisce alla materia regolare la sua massa.
4. La maggior parte dei candidati alla materia oscura
La materia oscura è la materia invisibile che costituisce circa l’85% della materia dell’universo. Sarebbe ragionevole supporre, quindi, che qualcosa che costituisce gran parte dell’universo possa essere una particella. E in effetti, questa è stata l’ipotesi prevalente tra gli scienziati che cercavano di individuare segni di materia oscura.
Se la materia oscura fosse davvero una particella, sarebbe strana, poiché non assorbe, non emette o riflette alcuna luce e interagisce a malapena con le altre particelle. Nessuna delle particelle conosciute del Modello Normal soddisfa questo requisito, quindi i fisici hanno escogitato alcune different, una delle quali è una classe di particelle chiamate particelle massicce debolmente interagenti, o WIMP. Ma questo rappresenta l’estremità di un ampio spettro. Lo sostiene un’altra ipotesi ben accolta I buchi neri primordiali potrebbero essere materia oscuraPer esempio.
Di conseguenza, numerous particelle candidate di materia oscura possono trovarsi “ovunque entro numerous decine di ordini di grandezza, e possono o meno accoppiarsi con le particelle del Modello Normal”, Andrea Thammha spiegato a Gizmodo un fisico teorico dell’Università del Massachusetts advert Amherst.
5. Assioni per il nostro gemello malvagio
Molti misteri irrisolti della fisica si intersecano, il che significa che la stessa ipotetica particella può indossare molti cappelli diversi. Una particella ipotetica multiuso e importante è l’assione, proposto per la prima volta per spiegare il problema della CP forte. Il problema della CP forte, in parole povere, nasce dalla violazione della parità di carica (CP), in cui il comportamento delle particelle e delle loro controparti di antimateria non si allinea. Ma questo non sembra essere il caso dei sistemi che coinvolgono solo la forza nucleare forte, o la forza che tiene insieme protoni e neutroni. Il problema della CP forte considera come dare un senso a questo valore anomalo.
Il defunto fisico italiano Roberto Peccei e la fisica australiana Helen Quinn hanno proposto una soluzione apprezzata a questo problema che coinvolge gli assioni. Secondo Frank Wilczek colonna dopo la scoperta, la particella presumibilmente leggera “ripulì” il problema della CP forte attraverso una nuova simmetria associata alle proprietà direzionali di un sistema. (Wilczek, un premio Nobel americano, ha ufficialmente chiamato l’assione come una marca di detersivo per bucato). Per inciso, le proprietà dell’assione lo rendono un forte candidato anche per la materia oscura.
6. Particella X
Ecco l’concept più folle di tutte: l’ipotetica particella dei sogni più sfrenati dell’umanità, la cosa che risolve tutti i nostri problemi nei modi più inaspettati, potrebbe essere qualcosa a cui non ci siamo mai presi la briga di pensare.
D’altra parte, le probabilità che ciò accada sono probabilmente scarse. Dopotutto, i fisici sembrano non essere a corto di idee, escogitando ogni sorta di possibili scenari e teorie (controlla l’articolo di Wikipedia su particelle ipotetiche per capire cosa intendo). La mia lista riflette una parte di quell’esercizio generale, incentrato su questioni più tradizionali. Vale a dire, c’è molto in questa lista non ha coperto. E con gli importanti aggiornamenti in arrivo sui più potenti collisori dell’umanità, chissà cosa troveremo (o non troveremo)?
“La cosa migliore dei collisori di particelle è che non è necessario anticipare nuove particelle per scoprirle”, ha detto Whiteson. “E le scoperte più belle, quelle che ti insegnano di più sull’universo, sono le sorprese!”
