Wat is het standaardmodel?
Het standaardmodel van de deeltjesfysica is de beste benadering van de fysica voor een volledige theorie van de werkelijkheid. Het beschrijft tientallen deeltjes en de interacties daartussen, die in drie categorieën vallen; de sterke nucleaire kracht , de zwakke nucleaire kracht en elektromagnetisme . De deeltjes passen in twee klassen: bosonen of ferimonen.
Fermionen omvatten het bekende proton en neutron (die beide bestaan uit quarks, neutrino's en gluonen), en het elektron, dat fundamenteel is.
Bosons bemiddelen interacties tussen fermionen.
Het belangrijkste verschil tussen bosonen en fermionen is dat bosonen dezelfde kwantumtoestand kunnen delen, terwijl fermionen dat niet kunnen. Het standaardmodel wordt routinematig gebruikt om de uitkomsten van interacties tussen deeltjes te voorspellen tot vele significante cijfers van nauwkeurigheid. Het is niet helemaal compleet, maar is de beste theorie die er is sinds de oprichting tussen 1970 en 1973.
Fermions bestaan uit 6 quark-variëteiten en 6 lepton-variëteiten . Bijna alle materie die we om ons heen waarnemen bestaat uit 2 quarktypen, de "up" quark en de "down" quark, en 1 lepton-variëteit, het elektron. Deze drie deeltjes zijn voldoende om alle atomen in het periodiek systeem te vormen, en de moleculen die ze vormen wanneer ze aan elkaar zijn gebonden. De resterende 4 quarks en 5 leptons zijn massievere versies die zich anders gedragen als hun minder massieve neven en nichten. Ze kunnen worden gemaakt in hoge-energie fysica-experimenten voor een fractie van een seconde. Elke lepton heeft een neutrino (energiedragend deeltje van extreem lage massa en hoge snelheid) dat ermee overeenkomt. Al deze deeltjes hebben ook antimaterie-versies, die zich op dezelfde manier gedragen, maar vernietigen bij contact met niet-antimaterie, waarbij de massa van beide deeltjes wordt omgezet in pure energie.
Bosons zijn er in 4 variëteiten, die de drie eerder genoemde fundamentele krachten bemiddelen . Het meest bekende boson is het foton , dat elektromagnetisme bemiddelt. Dit is verantwoordelijk voor alle verschijnselen rond elektriciteit, magnetisme en licht. Andere bosonen zijn de W- en Z-bosonen, die de zwakke kernkracht bemiddelen; en gluonen, die de sterke nucleaire kracht bemiddelen die quarks samenbindt tot grotere deeltjes zoals neutronen en protonen. Op deze manier verklaart of verenigt het standaardmodel 3 van de 4 fundamentele krachten in de natuur; de uitstekende kracht is de zwaartekracht.
Het Higgs-boson is een boson waarvan het bestaan wordt voorspeld door het standaardmodel maar nog niet is waargenomen. Het zou verantwoordelijk zijn voor het mechanisme waardoor alle deeltjes massa verwerven. Een ander hypothetisch boson is de zwaartekracht, die zwaartekrachtinteracties zou bemiddelen.
Zwaartekracht is niet opgenomen in het standaardmodel omdat het ontbreekt aan een theoretische beschrijving of experimentele aanwijzingen van de bosonen die zwaartekrachtinteracties bemiddelen. De moderne snaartheorie heeft echter intrigerende mogelijkheden geïntroduceerd voor verder onderzoek naar mogelijke manieren om de hypothetische graviton bloot te leggen. Als het op een dag succesvol is, kan het blijken om het standaardmodel te vervangen door alle 4 fundamentele krachten te verenigen, waardoor het de ongrijpbare 'theorie van alles' wordt.