Vad är standardmodellen?
Standardmodellen för partikelfysik är fysikens bästa tillnärmning till en komplett verklighetsteori. Den beskriver dussintals partiklar och interaktioner mellan dem, som ingår i tre kategorier; den starka kärnkraften , den svaga kärnkraften och elektromagnetismen . Partiklarna passar in i två klasser: bosoner eller ferimoner.
Fermioner inkluderar den välkända protonen och neutronen (som båda består av kvarkar, neutrinoer och gluoner) och elektronen, som är grundläggande.
Bosons förmedlar interaktioner mellan fermioner.
Den största skillnaden mellan bosoner och fermioner är att bosoner kan dela samma kvanttillstånd, medan fermioner inte kan. Standardmodellen används rutinmässigt för att förutsäga resultaten av interaktioner mellan partiklar till många betydande siffror för noggrannhet. Den är inte helt komplett, men den är den bästa teorin sedan dess start mellan 1970 och 1973.
Fermions består av 6 kvarkvarianter och 6 leptonsorter . Nästan all materia vi observerar omkring oss består av 2 kvarktyper, "upp" -kvarken och "ned" -kvarken, och en leptonsort, elektronen. Dessa tre partiklar är tillräckliga för att bilda alla atomerna i det periodiska systemet och molekylerna som de skapar när de är bundna till varandra. De återstående 4 kvarkarna och 5 leptoner är mer massiva versioner som annars uppträder på samma sätt som deras mindre massiva kusiner. De kan skapas i högenergifysikförsök under perioder under sekund. Varje lepton har en neutrino (energibärande partikel med extremt låg massa och hög hastighet) som motsvarar den. Alla dessa partiklar har också antimateriella versioner, som uppträder på samma sätt, men förintas vid kontakt med icke-antimateria, vilket omvandlar båda partiklarnas massa till ren energi.
Bosoner finns i fyra sorter, som förmedlar de tre grundläggande krafterna som nämnts tidigare . Den mest kända bosonen är fotonen , som förmedlar elektromagnetism. Detta är ansvarigt för alla fenomen kring el, magnetism och ljus. Andra bosoner inkluderar W- och Z-bosonerna, som förmedlar den svaga kärnkraften; och gluoner, som medierar den starka kärnkraften som binder kvarkar i större partiklar som neutroner och protoner. På detta sätt förklarar eller förenar Standardmodellen 3 av de 4 grundläggande krafterna i naturen; den enastående kraften är gravitationen.
Higgs boson är en boson vars existens förutses av standardmodellen men ännu inte har observerats. Det skulle vara ansvarigt för mekanismen genom vilken alla partiklar får massa. En annan hypotetisk boson är graviton, som skulle förmedla gravitationsinteraktioner.
Tyngdkraft ingår inte i standardmodellen eftersom vi saknar en teoretisk beskrivning eller experimentella ledtrådar från bosonerna som förmedlar gravitationsinteraktioner. Men modern strängteori har introducerat spännande möjligheter för ytterligare utforskning av möjliga sätt att avslöja den hypotetiska graviton. Om en dag lyckas kan det visa sig ersätta Standardmodellen genom att förena alla fyra grundläggande krafter och därmed bli den svårfångade "Teorin om allt."