За скучным и слегка презрительным термином "Стандартная модель" скрывается грандиозное достижение современной физики, результат работы сотен и тысяч исследователей на протяжении всего 20 века: впервые после Дж.Дж. Томсона в конце 19 века можно утверждать, что явления, доступные эксперименту в наших лабораториях, полностью объяснимы теорией. Стандартная модель (СМ) есть объединённая теория электромагнитных, сильных и слабых взаимодействий – единственных взаимодействий, проявляющихся во всех лабораторных экспериментах с микрочастицами. Вне СМ находится гравитационное взаимодействие, которое управляет динамикой макротел и проявляется в астрофизике и космологии.
Начало создания СМ восходит к построению законченной и непротиворечивой Квантовой Электродинамики (КЭД), начиная с работ Дирака, Фока, Гайтлера и других в самый момент создания квантовой механики и кончая работами Фейнмана, Швингера и Дайсона, создавших окончательную КЭД. Кульминационным моментом построения Стандартной модели явилось открытие кварков, как элементарных кирпичиков, из которых построены сильно взаимодействующие элементарные частицы ("адроны"). Взаимодействие кварков и переносчиков сильного взаимодействия "глюонов" было описано в рамках современной теории сильного взаимодействия – Квантовой Хромодинамики (КХД). Для построения теории слабого взаимодействия была придумана идея о нетривиальном свойстве вакуума, в котором равномерно распределены особые нейтральные частицы (частицы Хиггса), взаимодействие с которыми тормозит движение остальных частиц и тем самым порождает их массы.
Может показаться, что в законченной СМ не осталось места для дальнейших исследований. Однако это далеко не так. Дело в том, что важнейшая часть СМ – теория сильных взаимодействий – не поддаётся современным методам анализа как раз за счёт большой силы взаимодействия. Изучение сильного взаимодействия и на сегодняшний день остаётся актуальной и трудной проблемой в рамках СМ. Одной из главных нерешённых задач является объяснение эффекта конфайнмента (невылетания): адроны состоят из кварков, но сами кварки в свободном состоянии не наблюдаются.
В 21 веке особый интерес вызывают свойства сильных взаимодействий при экстремальных температурах и плотностях ядерного вещества, когда образуются файерболы, внутри которых появляется новое состояние материи – кварк-глюонная жидкость (плазма). Такие состояния предположительно описывают зарождающуюся вселенную в первые микросекунды после большого взрыва. В земных, лабораторных условиях файерболы изучают в высокоэнергетических столкновениях тяжёлых ионов на Большом Адронном Коллайдере в ЦЕРНе (Женева) и на RHIC (Брукхевен), планируются новые эксперименты с высокими плотностями ядерной материи: CBM Experiment в FAIR, GSI (Драмштадт) и NICA, ОИЯИ (Дубна).
На кафедре исследования в этих направлениях ведутся в широком диапазоне от весьма абстрактных до непосредственно связанных с экспериментом. В частности, в рамках Квантовой Хромодинамики и в основанных на ней эффективных моделях строятся уравнения, описывающие вероятности рассеяния и рождения новых частиц в высокоэнергетических столкновениях адронов и ядер (М.А. Браун, В.В. Вечернин, М.И. Вязовский, А.Н. Тарасов). Изучаются также теории, аналогичные КХД, но обладающие существенно большей симметрией за счёт включения суперсимметричных частиц (Л.Н. Липатов). Ищутся новые методы описания КХД в так называемой динамике на световом фронте (В.А. Франке, Е.В. Прохватилов) и путём введения некоторых эффективных переменных (В.Ю. Новожилов). Изучается фазовая диаграмма сильных взаимодействий для КХД при ненулевой температуре и ядерных плотностях и ведутся поиски фаз со спонтанным нарушением чётности (А.А. Андрианов, В.А. Андрианов). Делаются попытки описания сильного взаимодействия на основе его возможной связи с теориями поля в пространствах большего числа измерений (С.С. Афонин). Наконец, не прекращаются усилия по построению формализма, отличного от стандартной КХД, для описания сильного взаимодействия (В.В. Верещагин).
Как видно, СМ оставляет открытым широкий путь дальнейших исследований.
