Modello standard: differenze tra le versioni
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Da un punto di vista tecnico, la cornice matematica del modello standard è basata sulla [[teoria quantistica dei campi]], in cui una lagrangiana controlla la dinamica e cinematica della teoria. Ogni tipo di particella viene descritto da un [[Campo (fisica)|campo]] che permea tutto lo spaziotempo.<ref>{{
Come in ogni teoria dei campi quantistica e relativistica, viene imposta la [[simmetria globale]] del [[gruppo di Poincaré]]. Consiste delle familiari simmetrie per traslazioni e rotazioni, nonché l'invarianza rispetto ai sistemi di riferimento inerziali centrale per la [[relatività ristretta]]. La simmetria che sostanzialmente definisce il modello standard è la [[simmetria di gauge]] SU(3)×SU(2)×U(1). Grossomodo, i tre fattori della simmetria di gauge danno luogo alle tre interazioni fondamentali. I campi sono divisi in varie rappresentazioni dei diversi gruppi. Dopo aver scritto la lagrangiana più generale, si trova che la dinamica dipende da 19 parametri, i cui valori numerici sono determinati dagli esperimenti. I parametri sono riassunti nella tabella.
=== Settore della cromodinamica quantistica ===
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Il settore della cromodinamica quantistica (QCD) definisce le interazioni tra quark e gluoni, che sono descritte da una [[teoria di Yang-Mills]] con simmetria di gauge SU(3) di colore, generata da <math>T^a</math>. Siccome i leptoni non possiedono [[carica di colore]] e non interagiscono con i gluoni, non risentono di questo settore. La lagrangiana che descrive questo settore è data da
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Fin dal completamento del Modello standard sono stati fatti molti sforzi per superare questi limiti e trasformarlo in una teoria completa. Un tentativo di superare il primo difetto è noto come ''grande unificazione'': le cosiddette [[Teoria della grande unificazione|GUT]] (''Grand unification theories'', teorie della grande unificazione) si prefiggono di unificare l'interazione forte ed elettrodebole e ipotizzano che i gruppi SU(3), SU(2) e U(1) non siano altro che dei sottogruppi di un altro gruppo di simmetria ancora più grande. Ad alte energie (al di fuori dalla portata degli esperimenti condotti) la simmetria del gruppo unificatore è recuperata: a energie più basse invece si riduce a SU(3)×SU(2)×U(1) per un processo noto come [[rottura spontanea di simmetria]]. La prima teoria di questo tipo venne proposta nel 1974 da [[Howard Georgi|Georgi]] e [[Sheldon Glashow|Glashow]], con il gruppo SU(5) come gruppo di unificazione. Una proprietà distintiva di queste GUT è che, diversamente dal Modello Standard, prevedono tutte il fenomeno del [[decadimento del protone|decadimento protonico]]. Nel 1999 l'osservatorio di neutrini [[Super-Kamiokande]] ha stabilito di non aver mai osservato un decadimento protonico, stabilendo così un limite inferiore all'ipotetica emivita (tempo di dimezzamento) del protone pari a 6,7× 10<sup>32</sup> anni. Questo ed altri esperimenti hanno invalidato, scartandole, numerose teorie GUT, fra cui quella basata sul gruppo SU(5). Una possibile indicazione sperimentale a supporto di un'unificazione delle interazioni è data dall'evoluzione delle [[Costante di accoppiamento|costanti di accoppiamento]] dei tre gruppi SU(3), SU(2) e U(1) all'aumentare della scala di energia (tecnicamente detto ''running'') che evolve in maniera tale che le costanti, estrapolate a grandi energie, tendono ad assumere valori vicini tra di loro. Tuttavia la convergenza dei valori delle costanti non è esatta, cosa che fa pensare all'esistenza di ulteriori fenomeni non ancora scoperti tra la scala di energia della massa e quella della grande unificazione.
L'inclusione dell'interazione gravitazionale nel modello standard in una cosiddetta [[teoria del tutto]] passa evidentemente per una teoria, ancora mancante, che riesca a conciliare la [[relatività generale]] con la [[meccanica quantistica]]. Alcuni tentativi sono in corso in tal senso ([[teoria delle stringhe]], [[supergravità]] e altri), con l'obiettivo di raggiungere un più ampio assetto teorico denominato [[M-teoria]].
La prima conferma sperimentale della deviazione dalla formulazione originale del Modello standard venne nel 1998, quando l'esperimento [[Super-Kamiokande]] pubblicò risultati che indicavano una [[oscillazione dei neutrini]] fra tipi diversi; questo implica che i neutrini abbiano una massa diversa da zero. Il Modello standard prevede invece che i neutrini abbiano massa nulla e di conseguenza viaggino alla velocità della luce; inoltre presuppone l'esistenza di neutrini solo sinistrorsi, ovvero con spin orientato nella direzione opposta al verso del loro moto. Se i neutrini hanno una massa la loro velocità deve essere inferiore a quella della luce ed è possibile che esistano neutrini destrorsi (infatti sarebbe possibile ''sorpassare'' un neutrino, scegliendo un sistema di riferimento in cui la sua direzione di moto sia invertita senza influenzare il suo spin, rendendolo quindi destrorso). Da allora i fisici hanno rivisto il Modello Standard introducendo una massa per i neutrini, il che ha aggiunto 9 ulteriori parametri liberi (3 masse, 3 angoli di mixing e 3 fasi) oltre ai 19 iniziali; questo nuovo modello viene chiamato ancora Modello standard, nonostante le modifiche apportate.
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