標準モデルとは何ですか？

素粒子物理学の標準モデルは、現実の完全な理論に対する物理学の最良の近似です。 数十の粒子とそれらの間の相互作用について説明し、3つのカテゴリーに分類されます。 強い核力 、 弱い核力 、および電磁気学 。 粒子は、ボソンまたはフェリモンという2つのクラスに適合します。

フェルミオンには、よく知られている陽子と中性子（どちらもクォーク、ニュートリノ、 グルオンで構成されています）、および基本的な電子が含まれます。

ボソンはフェルミオン間の相互作用を媒介します。

ボソンとフェルミオンの主な違いは、ボソンは同じ量子状態を共有できるのに対し、フェルミオンは共有できないことです。 標準モデルは、粒子間の相互作用の結果を多くの有意な精度で予測するために日常的に使用されています。 それは完全に完全ではありませんが、1970年から1973年の間に設立されて以来、最高の理論です。

フェルミオンは、6クォーク多様体と6レプトン多様 体で構成されています 。 私たちの周りで観察されるほとんどすべての物質は、「アップ」クォークと「ダウン」クォークの2つのクォークタイプと、1つのレプトン多様体、つまり電子で構成されています。 これらの3つの粒子は、周期表のすべての原子と、互いに結合したときに生成される分子を構成するのに十分です。 残りの4つのクォークと5つのレプトンは、それ以外の点ではそれほど大きくないいとこと同じように動作する、より大きなバージョンです。 それらは、瞬時の高エネルギー物理実験で作成できます。 すべてのレプトンには、それに対応するニュートリノ（非常に低い質量と高速のエネルギーを運ぶ粒子）があります。 これらの粒子にはすべて反物質バージョンもあり、同じように動作しますが、非反物質と接触すると消滅し、両方の粒子の質量を純粋なエネルギーに変換します。

ボソンには4つの種類があり、前述の3つの基本的な力を仲介します。 最もよく知られているボソンは、電磁気を媒介する光子です。 これは、電気、磁気、光を取り巻くすべての現象の原因です。 他のボソンには、弱い核力を媒介するWおよびZボソンが含まれます。 グルーオンは、クォークを結合して中性子や陽子などの大きな粒子にする強い核力を媒介します。 このようにして、標準モデルは、本質的に4つの基本的な力のうち3つを説明または統合します。 顕著な力は重力です。

ヒッグスボソンは、その存在が標準モデルによって予測されているボソンですが、まだ観測されていません。 それは、すべての粒子が質量を獲得するメカニズムの原因となります。 別の仮説的なボソンはグラビトンであり、重力相互作用を媒介します。

重力相互作用を媒介するボソンの理論的説明または実験的手がかりがないため、重力は標準モデルに含まれません。 しかし、現代のストリング理論は、仮説的な重力子を明らかにする可能な方法をさらに探求するための興味深い可能性をもたらしました。 ある日成功すれば、4つの基本的な力すべてを統合することにより、標準モデルに取って代わることが判明する可能性があります。