Противоречия современной картины микромира и наблюдательной космологии

Стандартная модель (СМ) превосходно описывает всю область современного эксперимента физики элементарных частиц — ошибки составляют доли процента, а в отдельных случаях и гораздо меньше. Так, например, расчетные и измеренные аномальные магнитные моменты электрона и мюона совпадают для восьми значащих цифр. Кроме того, почти все элементарные частицы модели обнаружены, и их свойства достаточно хорошо изучены, за исключением бозона Хиггса, регистрация которого ожидается не позднее 2013 г.
Тем не менее СМ нельзя считать полностью удовлетворительной из-за нескольких феноменологических неувязок, в первую очередь космологических. В 1934 г. астроном Ф. Цвикки для объяснения наблюдаемого поведения галактик и их кластеров предположил существование скрытой массы. Вероятно, это невидимое вещество состоит из неизвестных тяжелых элементарных частиц, слабо или гравитационно взаимодействующих с ядрами и электронами, никак не поглощая и не рассеивая электромагнитное излучение. Большая масса гипотетических частиц, превышающая десятки ГэВ, пока не дала им возможности проявиться в коллайдерных экспериментах, в глубоких шахтах, где в силу снижения фона от космических лучей ведется их поиск. Обобщенная стандартная модель не может объяснить природу скрытой массы — темного вещества и темной энергии, составляющих в совокупности более 90% плотности Вселенной. Подчеркнем, что эти гипотезы хорошо согласуются с космологическими наблюдениями высокой точности, дают убедительную картину описания ее эволюции за 13,7 млрд лет и образуют Стандартную модель космологии, важной составляющей которой является общая теория относительности — релятивистская теория гравитации. К сожалению, ни в одной из теорий гравитации невозможно проквантовать гравитационное поле, как все остальные поля. Только неожиданные открытия на БАКе способны смягчить эти противоречия.
Таким образом, несмотря на то что до сих пор СМ, во многом благодаря использованию более 25 свободных параметров, прекрасно справлялась, со всеми экспериментальными неувязками, периодически возникавшими в процессе ее проверки, она имеет много недостатков, которые нельзя устранить без существенных ее модификаций. Такие способы ее видоизменения, как «суперсимметризация» путем использования возможной симметрии между бозонами и фермионами, либо Великое объединение взаимодействий на базе некоей объемлющей калибровочной группы, ожидаемо пользуются вниманием, тогда как попытки трансформации на основе предположения об особой структуре элементарных частиц менее многочисленны. Главная трудность таких преобразований заключается в том, что, кроме масс покоя у нейтрино, эксперимент не дает никаких других намеков на пути усовершенствования СМ. Поэтому одна из основных проблем современной физики высоких энергий — феноменологический поиск возможных отклонений от предсказаний Стандартной модели, что является одной из задач экспериментов, проводимых в ЦЕРН.

Пожалуйста, оформите подписку для того, чтобы получить доступ к данной статье