Was ist das Standardmodell?
Das Standardmodell der Teilchenphysik ist die beste Annäherung der Physik an eine vollständige Theorie der Realität. Es beschreibt Dutzende von Partikeln und die Wechselwirkungen zwischen ihnen, die in drei Kategorien fallen; die starke Kernkraft , die schwache Kernkraft und der Elektromagnetismus . Die Partikel lassen sich in zwei Klassen einteilen: Bosonen oder Ferimonen.
Zu den Fermionen gehören das bekannte Proton und Neutron (beide bestehen aus Quarks, Neutrinos und Gluonen) sowie das grundlegende Elektron.
Bosonen vermitteln Wechselwirkungen zwischen Fermionen.
Der Hauptunterschied zwischen Bosonen und Fermionen besteht darin, dass Bosonen denselben Quantenzustand haben können, während Fermionen dies nicht können. Das Standardmodell wird routinemäßig verwendet, um die Ergebnisse von Wechselwirkungen zwischen Partikeln mit vielen signifikanten Genauigkeitsfaktoren vorherzusagen. Es ist nicht vollständig, aber die beste Theorie seit ihrer Einführung zwischen 1970 und 1973.
Fermionen bestehen aus 6 Quarksorten und 6 Leptonsorten . Fast alle Materie, die wir um uns herum beobachten, besteht aus zwei Quarktypen, dem "up" -Quark und dem "down" -Quark, und einer Leptonensorte, dem Elektron. Diese drei Teilchen reichen aus, um alle Atome des Periodensystems und die Moleküle, die sie bei ihrer Bindung aneinander bilden, zu bilden. Die restlichen 4 Quarks und 5 Leptonen sind massivere Versionen, die sich ansonsten genauso verhalten wie ihre weniger massiven Cousins. Sie können in Experimenten der Hochenergiephysik in Sekundenbruchteilen erzeugt werden. Jedem Lepton entspricht ein Neutrino (energietragendes Teilchen mit extrem geringer Masse und hoher Geschwindigkeit). Alle diese Partikel haben auch Antimaterie-Versionen, die sich auf die gleiche Weise verhalten, sich jedoch bei Kontakt mit Nicht-Antimaterie vernichten und die Masse beider Partikel in reine Energie umwandeln.
Bosonen gibt es in 4 Varianten, die die drei zuvor genannten Grundkräfte vermitteln . Das bekannteste Boson ist das Photon , das den Elektromagnetismus vermittelt. Dies ist verantwortlich für alle Phänomene rund um Elektrizität, Magnetismus und Licht. Andere Bosonen sind die W- und Z-Bosonen, die die schwache Kernkraft vermitteln. und Gluonen, die die starke Kernkraft vermitteln, die Quarks zu größeren Teilchen wie Neutronen und Protonen zusammenhält. Auf diese Weise erklärt oder vereint das Standardmodell 3 der 4 fundamentalen Kräfte in der Natur; Die herausragende Kraft ist die Schwerkraft.
Das Higgs-Boson ist ein Boson, dessen Existenz vom Standardmodell vorhergesagt, aber noch nicht beobachtet wurde. Es wäre für den Mechanismus verantwortlich, durch den alle Teilchen Masse aufnehmen. Ein weiteres hypothetisches Boson ist das Graviton, das Gravitationswechselwirkungen vermitteln würde.
Die Schwerkraft ist im Standardmodell nicht enthalten, da uns eine theoretische Beschreibung oder experimentelle Hinweise auf die Bosonen fehlen, die Gravitationswechselwirkungen vermitteln. Die moderne Stringtheorie hat jedoch faszinierende Möglichkeiten für die weitere Erforschung möglicher Wege zur Aufdeckung der hypothetischen Graviton eingeführt. Wenn es eines Tages gelingt, könnte sich herausstellen, dass das Standardmodell durch die Vereinigung aller vier fundamentalen Kräfte ersetzt wird, wodurch es zur schwer fassbaren "Theorie von allem" wird.