Quel est le modèle standard?

Le modèle standard de la physique des particules est la meilleure approximation de la physique pour une théorie complète de la réalité. Il décrit des dizaines de particules et leurs interactions, qui se répartissent en trois catégories. la force nucléaire forte , la force nucléaire faible et l' électromagnétisme . Les particules appartiennent à deux classes: les bosons et les ferimons.

Les fermions comprennent le proton et le neutron (qui sont tous deux composés de quarks, neutrinos et gluons), et l'électron, qui est fondamental.

Les bosons assurent la médiation des interactions entre les fermions.

La principale différence entre les bosons et les fermions est que les bosons peuvent partager le même état quantique, contrairement aux fermions. Le modèle standard est couramment utilisé pour prédire les résultats des interactions entre particules avec un grand nombre de chiffres significatifs de précision. Ce n’est pas tout à fait complet, mais c’est la meilleure théorie depuis sa création entre 1970 et 1973.

Les fermions se composent de 6 variétés de quarks et de 6 variétés de lepton . Presque toute la matière que nous observons autour de nous consiste en 2 types de quarks, le quark "up" et le quark "down", et une variété de lepton, l'électron. Ces trois particules sont suffisantes pour constituer tous les atomes du tableau périodique et les molécules qu’elles créent lorsqu’elles sont liées les unes aux autres. Les 4 quarks et les 5 leptons restants sont des versions plus massives qui se comportent normalement de la même manière que leurs cousins ​​moins massifs. Ils peuvent être créés dans des expériences de physique des hautes énergies pour des périodes d'une fraction de seconde. Chaque lepton a un neutrino (particule transportant de l'énergie, de masse extrêmement faible et de grande vitesse) qui lui correspond. Toutes ces particules ont également des versions antimatière, qui se comportent de la même manière, mais s'annulent au contact de la non-antimatière, convertissant la masse des deux particules en énergie pure.

Il existe quatre variétés de bosons, qui servent de médiateurs aux trois forces fondamentales mentionnées précédemment . Le boson le plus connu est le photon , qui médie l'électromagnétisme. Ceci est responsable de tous les phénomènes entourant l'électricité, le magnétisme et la lumière. Les autres bosons comprennent les bosons W et Z, qui servent de médiateurs à la force nucléaire faible; et les gluons, qui transmettent la force nucléaire puissante qui lie les quarks en particules plus grosses telles que les neutrons et les protons. De cette manière, le modèle standard explique ou unit 3 des 4 forces fondamentales de la nature; la force exceptionnelle étant la gravité.

Le boson de Higgs est un boson dont l'existence est prédite par le modèle standard mais n'a pas encore été observée. Il serait responsable du mécanisme par lequel toutes les particules acquièrent de la masse. Un autre boson hypothétique est le graviton, qui interviendrait dans les interactions gravitationnelles.

La gravité n'est pas incluse dans le modèle standard car nous manquons d'une description théorique ou d'indices expérimentaux des bosons médiateurs des interactions gravitationnelles. Cependant, la théorie des cordes moderne a introduit des possibilités intrigantes d’exploration plus poussée des moyens permettant d’exposer le graviton hypothétique. Si un jour de succès, il peut s'avérer utile de remplacer le modèle standard en unissant les 4 forces fondamentales, devenant ainsi la "théorie du tout".