Стандартная модель (квантовая теория поля)

Утверждения по наблюдаемым 46

Что теория утверждает о каждой измеренной величине и есть ли у той же величины другие объяснения. Подробно — в графе утверждений.

Опровергнуто данными 1

• Проблема космологической постоянной

  гипотеза · вместе с теориями: Общая теория относительности, Квантовая механика
  3,1·10¹²²σ

Не расходится с опытом 30

• КЭД связанного состояния e⁺e⁻ (с виртуальной аннигиляцией, поправки до порядка α³ln α⁻¹): Δ_HFS = 203,39169(41) ГГц.

  утверждение
  3,87σ
• Квантовая электродинамика (с малыми адронным и слабым вкладами) даёт a_e как ряд по α/π до пятого порядка; при α из опыта с цезием (Parker 2018) a_e = 1,159652181606(230)·10⁻³.

  утверждение
  3,85σ
• В СМ с тремя поколениями матрица СКМ унитарна, сумма первой строки обязана быть 1; измеренная сумма 0,99793 ± 0,00065 ниже на 3,2σ (при V_us из отношения K_μ2/π_μ2 — до 5,6σ по Seng et al.). Объяснения внутри СМ нет; обсуждаются поправки к V_ud и новая физика.

  утверждение
  3,18σ
• В классической электродинамике свет на свете не рассеивается (уравнения линейны); в КЭД процесс идёт через петлю заряженных частиц (порядок α⁴). Предсказания для фидуциальной области ATLAS — 45–51 нб; взято 51 ± 5 нб.

  утверждение
  1,7σ
• Мастер-формула СМ |V_ud|²τ_n(1+3λ²) = 4908,6(1,9) с при V_ud из сверхразрешённых переходов и λ PERKEO III даёт τ_n = 879,3 ± 0,9 с: с бутылкой UCNτ z = 1,6, с пучком J-PARC (счёт электронов) z = 0,5.

  утверждение
  1,6σ
• Решёточная КХД (Mainz 2024) на физической массе пиона с экстраполяцией к континууму: r_p = 0,820(14) фм. Радиус один для электронного и мюонного зонда (лептонная универсальность); опыты, прочитанные через одну КЭД, между собой расходятся: μH 0,84087(39) фм против Mainz 0,879(8) фм (4,9σ), тогда как PRad и лэмбовский сдвиг H сходятся с μH.

  утверждение
  1,49σ
• Решёточная КХД (Mainz 2024) на физической массе пиона с экстраполяцией к континууму: магнитный радиус протона r_M = 0,8111(89) фм.

  утверждение
  1,45σ
• Асимметрия антинейтрино B следует из того же λ; при g_A из решёточной КХД B = 0,9874(10).

  утверждение
  1,42σ
• Решёточная КХД: μ_p = 2,739 ± 0,066 μ_N (z = 0,8); погрешность счёта 2,4 %.

  утверждение
  0,82σ
• Уровни 2P1/2 и 2P3/2 расщеплены спин-орбитальным взаимодействием по уравнению Дирака (~10,97 ГГц), 2S1/2 сдвинут лэмбовским сдвигом; интервал 2S1/2–2P3/2 = 9911,2096(3) МГц.

  утверждение
  0,8σ
• По уравнению Дирака 2S1/2 и 2P1/2 вырождены; расщепление дают КЭД-поправки (собственная энергия, поляризация вакуума) и размер протона. Предсказание при r_p из мюонного водорода: 909,8742(3) МГц.

  утверждение
  0,78σ
• Постоянная тонкой структуры со временем не меняется: α̇/α = 0.

  утверждение
  0,72σ
• Глобальный электрослабый фит по M_Z, G_F, α, m_t, M_H и другим измерениям предсказывает M_W = 80 353 ± 6 МэВ; CMS (z = 0,6) и ATLAS (z = 0,8) с ним сходятся.

  утверждение
  0,62σ
• Стандартная модель (КЭД + электрослабый + адронный вклады; ведущая адронная поляризация вакуума — по решёточной КХД) даёт a_μ = 116592033(62)·10⁻¹¹.

  утверждение
  0,6σ
• Лёгких нейтрино три — по одному на каждый заряженный лептон e, μ, τ: N_ν = 3.

  утверждение
  0,5σ
• Три поколения лептонов — три лёгких нейтрино: невидимая ширина Z отвечает N_ν = 3 (z = 0,5).

  утверждение
  0,5σ
• Нулевые колебания электромагнитного поля между идеально проводящими пластинами дают притяжение P = π²ħc/(240d⁴): K_C = π²ħc/240 = πhc/480 = 1,3001·10⁻²⁷ Н·м².

  утверждение
  0,45σ
• β-асимметрия нейтрона в модели V − A — функция λ = g_A/g_V; при g_A из решёточной КХД (CalLat 2018, 1,271(13)) A0 = −0,1178(49).

  утверждение
  0,42σ
• Решёточная КХД считает осевую константу нуклона: g_A = 1,271 ± 0,013 (z = 0,4 против PERKEO III); точность счёта на порядок ниже опыта, поэтому в прецизионных формулах λ берут из измерений.

  утверждение
  0,42σ
• Фаза матрицы СКМ даёт нарушение CP; при СКМ-параметрах из других измерений СМ предсказывает |ε_K| = (2,16 ± 0,18)·10⁻³ (z = 0,4).

  утверждение
  0,38σ
• КЭД связанных состояний: g электрона в водородоподобном ²⁸Si¹³⁺ = 1,9953489580(17) — дираковская поправка на связь плюс радиационные поправки до двух петель.

  утверждение
  0,36σ
• Три сорта лёгких нейтрино с поправками на неполную развязку и КЭД-плазму дают N_eff = 3,0440 ± 0,0002 (вместе с ΛCDM: стандартная тепловая история); измерение — в 0,3σ.

  утверждение
  0,32σ
• СМ (V−A, спиральное подавление, радиационные поправки в киральной теории возмущений) даёт R_e/μ = (1,2352 ± 0,0001)·10⁻⁴; против PIENU z = 0,3.

  утверждение
  0,27σ
• Корреляция e–ν̄ в распаде нейтрона следует из того же λ; при g_A из решёточной КХД a = −0,1053(39).

  утверждение
  0,24σ
• Решёточная КХД (Mainz 2024) даёт μ_p = 2,739(66), μ_n = −1,893(70) μ_N, отношение −0,691 ± 0,030 (z = 0,2); точность КХД-счёта — проценты, на много порядков грубее опыта.

  утверждение
  0,2σ
• Электрон стабилен: он легчайшая заряженная частица, и распад запрещён сохранением заряда.

  утверждение
  0σ
• Заряды протона и электрона равны по модулю точно: в минимальной Стандартной модели гиперзаряды кварков и лептонов однозначно фиксируются условиями сокращения калибровочных аномалий.

  утверждение
  0σ
• В оптике рассеяние света на свете идёт только через петлю КЭД: σ_QED = (973/10125π)α²r_e²(ħω/mc²)⁶, то есть 7,3·10⁻⁶⁶(ħω[эВ])⁶ см²; при 0,8 эВ — 1,9·10⁻⁶⁶ см², на 18 порядков ниже предела опыта.

  утверждение
  0σ
• Электрон в Стандартной модели точечный: внутренней структуры и формфактора у него нет, рассеяние Баба описывается КЭД без контактных поправок.

  утверждение
  0σ
• В СМ барионное число сохраняется во всех порядках теории возмущений (случайная симметрия перенормируемого лагранжиана); непертурбативное нарушение ('t Hooft 1976) при низких энергиях пренебрежимо — протон не распадается, темп 0. Распад протона предсказывают теории великого объединения, консенсусом они не являются.

  утверждение
  0σ

Непроверяемо 15

• Длина рассеяния ³S₁ воспроизводится реалистическими потенциалами (AV18, CD-Bonn), подогнанными под рассеяние нуклонов.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• Эффективный радиус ³S₁ воспроизводится потенциалами, подогнанными под рассеяние нуклонов.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• Эффективный радиус ¹S₀ воспроизводится потенциалами, подогнанными под рассеяние нуклонов.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• Квадрупольный момент дейтрона: подогнанный потенциал AV18 даёт 0,270 фм², на ~5 % ниже опыта; остаток относят к обменным токам и релятивистским поправкам.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• Структурный радиус дейтрона воспроизводится потенциалами, подогнанными под рассеяние нуклонов.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• α — свободный параметр электродинамики и Стандартной модели: значение берётся из опыта и не выводится. Лучшие прямые определения (Cs 137,035999046(27) и Rb 137,035999206(11)) расходятся на 5,5σ; теория выбрать между ними не может.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• Частота 1S–2S — главный вход для постоянной Ридберга R∞: теория уровней (Дирак + КЭД + размер протона) с R∞ подгоняется именно к этому переходу, поэтому само число 1S–2S опытом не проверяется, а задаёт шкалу для остальных интервалов.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• E_H = hcR∞ с приведённой массой плюс поправки Дирака и КЭД; постоянная Ридберга определяется из той же спектроскопии водорода (1S–2S), поэтому число — подгонка шкалы, а не проверка.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• Отношение не выводится: масса электрона — свободный параметр Стандартной модели (юкавская связь с полем Хиггса), масса протона считается в КХД через подогнанные массы кварков и масштаб сильной связи.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• M_Z — один из трёх входов электрослабого сектора (вместе с α и G_F); теория его не предсказывает, а берёт из опыта и по нему считает M_W, sin²θ_W и ширины.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• Масса Хиггса — свободный параметр СМ (задаётся константой самодействия поля); до открытия её ограничивали косвенно, теперь берут из опыта.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• G_F — вход электрослабого сектора: её извлекают из времени жизни мюона и дальше используют для предсказаний (M_W, ширины, V_ud).

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• Время жизни мюона — то измерение, по которому определяют G_F; предсказанием СМ оно не является.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• В минимальной СМ нейтрино безмассовы (Δm² = 0 — это исключено опытом); консенсус принимает массы нейтрино как расширение СМ со свободными параметрами — Δm²₂₁ подгоняется по осцилляциям.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —
• Как и Δm²₂₁: в минимальной СМ ноль, в принятом расширении — свободный параметр, подгоняемый по осцилляциям.

  утверждение · долг: выводимо, не выведено
  —