Hvad er partikelteori?
Partikelteori er en utrolig bred teori om stof, der i det væsentlige indeholder, at stof består af små partikler, der konstant bevæger sig. Partikelteori er domænet for partikelfysik, der også kaldes højenergifysik, fordi mange af de mest grundlæggende partikler normalt ikke forekommer i naturen, men kan genereres ved at skabe ekstremt højenergi-interaktioner mellem partikler.
Forgængeren til den moderne partikelteori går helt tilbage til det antikke Grækenland, da filosofer i det 6. århundrede fvt mente, at der var grundlæggende partikler af stof. I tusinder af år efter dette forsvandt partikelteori imidlertid gennem det meste af verden, med forskellige andre teorier i stedet for. I det 19. århundrede gjorde det imidlertid et comeback, hvor en videnskabsmand ved navn John Dalton foreslog en grundlæggende, udelelig partikel, der udgjorde al sag. Han navngav denne partikel atomet, fra det græske ord, der betød udelelig.
Ved udgangen af 1800-tallet var det imidlertid tydeligt, at atomet faktisk ikke var udelelig, og at der var endnu mindre partikler, der udgjorde atomet. I løbet af det 20. århundrede og ind i det 21. århundrede blev disse partikler opdelt, og nye højenergipartikler blev opdaget. Opdagelsen af disse partikler hjalp med at forfine og udvide arten af partikelfysik, og en stor del af det arbejde, der udføres i dag, har at gøre med at generere nye partikler, der skal observeres. Dette gøres ved at skabe meget høje energi-interaktioner i partikelacceleratorer, hvor partikler startes på hinanden i utroligt høje hastigheder, i det væsentlige knuses i hinanden i deres bestanddele og frigiver energiske partikler, der hurtigt spreder sig.
Arbejdsmodellen for partikelteori lige nu er kendt som standardmodellen. Standardmodellen, selvom det ikke er en sand forenende teori, kommer bemærkelsesværdigt tæt på. Det adresserer tre af de fire kendte interaktioner: de elektromagnetiske, de stærke og de svage kræfter. Den undlader at tackle tyngdekraften, hvilket gør den ufuldstændig, men den giver stadig mulighed for en hel del omfattende forståelse af partikler og universet som helhed. Modellen indeholder 24 grundlæggende partikler, der udgør stof, og målebosonerne, der medierer kræfterne. Den forudsiger også en type boson, Higgs-boson, som er den eneste boson, der endnu ikke er blevet observeret, og som forventes at blive opdaget af Large Hadron Collider.
På et grundlæggende niveau hjælper partikelteori med at kategorisere de tre vigtigste tilstande af materie, som vi ser på et dagligt niveau. Partikler ses i forhold til hinanden og den mængde energi de har, hvilket påvirker hvor meget de bevæger sig. I en tilstand, hvor partikler er stærkt tiltrukket af hinanden og holdes tæt sammen i en tilstand, hvor de vibrerer, men forbliver relativt faste, findes der et fast stof. Når der er en vis tiltrækning mellem partiklerne, og de holdes noget sammen, med en relativt fri bevægelsesgrad, findes der en væske. Og når der er lidt tiltrækning mellem partiklerne, og de kan bevæge sig frit rundt, findes der en gas.