Hvad er standardmodellen?
Standardmodellen for partikelfysik er fysikens bedste tilnærmelse til en komplet virkelighedsteori. Den beskriver snesevis af partikler og interaktioner mellem dem, der falder ind i tre kategorier; den stærke atomkraft , den svage kernekraft og elektromagnetisme . Partiklerne passer ind i to klasser: bosoner eller ferimoner.
Fermioner inkluderer den velkendte proton og neutron (som begge er sammensat af kvarker, neutrinoer og gluoner) og elektronet, som er grundlæggende.
Bosoner formidler interaktioner mellem fermioner.
Den største forskel mellem bosoner og fermioner er, at bosoner kan dele den samme kvantetilstand, mens fermioner ikke kan. Standardmodellen bruges rutinemæssigt til at forudsige resultaterne af interaktioner mellem partikler til mange betydelige nøjagtighedstal. Det er ikke helt komplet, men er den bedste teori, der eksisterede siden starten mellem 1970 og 1973.
Fermions består af 6 quark-sorter og 6 lepton-sorter . Næsten alt, hvad vi observerer omkring os, består af 2 kvarktyper, den "op" -kvark og den "ned" -kvark og 1 leptonsort, elektronet. Disse tre partikler er tilstrækkelige til at udgøre alle atomer i den periodiske tabel og molekylerne, de skaber, når de er bundet til hinanden. De resterende 4 kvarker og 5 leptoner er mere massive versioner, der ellers opfører sig det samme som deres mindre massive kusiner. De kan oprettes i fysikeksperimenter med høj energi i perioder med delt sekund. Hvert lepton har en neutrino (energibærende partikel med ekstrem lav masse og høj hastighed), der svarer til det. Alle disse partikler har også antimaterielle versioner, der opfører sig på samme måde, men ødelægger ved kontakt med ikke-antimaterie, hvilket omdanner massen af begge partikler til ren energi.
Bosoner findes i 4 sorter, som formidler de tre grundlæggende kræfter, der er nævnt tidligere . Den mest kendte boson er fotonen , som formidler elektromagnetisme. Dette er ansvarlig for alle fænomener omkring elektricitet, magnetisme og lys. Andre bosoner inkluderer W- og Z-bosoner, som formidler den svage atomkraft; og gluoner, som medierer den stærke atomkraft, der binder kvarker sammen til større partikler såsom neutroner og protoner. På denne måde forklarer eller forener standardmodellen 3 af de 4 grundlæggende kræfter i naturen; den fremragende kraft er tyngdekraften.
Higgs-bosonen er en boson, hvis eksistens er forudsagt af standardmodellen, men endnu ikke er blevet observeret. Det ville være ansvarlig for den mekanisme, hvormed alle partikler får masse. En anden hypotetisk boson er graviton, som ville formidle gravitationsinteraktioner.
Tyngdekraften er ikke inkluderet i standardmodellen, fordi vi mangler en teoretisk beskrivelse eller eksperimentelle spor fra bosonerne, som formidler gravitationsinteraktioner. Imidlertid har moderne strengteori introduceret spændende muligheder for yderligere udforskning af mulige måder at eksponere det hypotetiske graviton på. Hvis det lykkes en dag, kan det vise sig at erstatte Standardmodellen ved at forene alle de 4 grundlæggende kræfter, og dermed blive den undvigende "Teori om alt."