Hva er standardmodellen?

Standardmodellen for partikkelfysikk er fysikkens beste tilnærming til en komplett virkelighetsteori. Den beskriver dusinvis av partikler og interaksjonene mellom dem, som faller inn i tre kategorier; den sterke kjernekraften , den svake kjernekraften og elektromagnetisme . Partiklene passer i to klasser: bosoner eller ferimoner.

Fermions inkluderer det velkjente proton og nøytron (som begge er sammensatt av kvarker, nøytrinoer og gluoner), og elektronet, som er grunnleggende.

Bosons formidler interaksjoner mellom fermioner.

Hovedforskjellen mellom bosoner og fermioner er at bosoner kan dele den samme kvantetilstanden, mens fermioner ikke kan. Standardmodellen brukes rutinemessig for å forutsi utfallet av interaksjoner mellom partikler til mange viktige nøyaktighetsfigurer. Den er ikke helt komplett, men er den beste teorien siden oppstarten mellom 1970 og 1973.

Fermions består av 6 kvarkvarianter og 6 leptonsorter . Nesten all materie vi observerer rundt oss består av 2 kvarktyper, den "opp" kvarken og den "ned" kvarken, og en leptonsort, elektronet. Disse tre partiklene er tilstrekkelige til å utgjøre alle atomene i det periodiske systemet, og molekylene de lager når de er bundet til hverandre. De resterende 4 kvarkene og 5 leptoner er mer massive versjoner som ellers oppfører seg det samme som deres mindre massive kusiner. De kan opprettes i høysenergifysikkeksperimenter i perioder med et sekund. Hvert lepton har en nøytrino (energibærende partikkel med ekstrem lav masse og høy hastighet) som tilsvarer det. Alle disse partiklene har også antimaterielle versjoner, som oppfører seg på samme måte, men ødelegger ved kontakt med ikke-antimaterie, og omdanner massen til begge partiklene til ren energi.

Bosoner kommer i 4 varianter, som formidler de tre grunnleggende kreftene som er nevnt tidligere . Den mest kjente bosonen er fotonet , som formidler elektromagnetisme. Dette er ansvarlig for alle fenomenene rundt elektrisitet, magnetisme og lys. Andre bosoner inkluderer W- og Z-bosoner, som formidler den svake atomkraften; og gluoner, som medierer den sterke atomkraften som binder kvarker sammen til større partikler som nøytroner og protoner. På denne måten forklarer eller forener Standardmodellen 3 av de 4 grunnleggende kreftene i naturen; den enestående kraften er tyngdekraften.

Higgs boson er en boson hvis eksistens er spådd av standardmodellen, men ennå ikke er observert. Det ville være ansvarlig for mekanismen som alle partiklene får masse. En annen hypotetisk boson er graviton, som ville formidle gravitasjonsinteraksjoner.

Tyngdekraften er ikke inkludert i standardmodellen fordi vi mangler en teoretisk beskrivelse eller eksperimentelle ledetråder for bosoner som formidler gravitasjonsinteraksjoner. Imidlertid har moderne strengteori introdusert spennende muligheter for videre utforskning av mulige måter å eksponere det hypotetiske gravitonet. Hvis en dag vellykket, kan det vise seg å erstatte Standardmodellen ved å forene alle de fire grunnleggende kreftene, og dermed bli den unnvikende "Teorien om alt."