Što je standardni model?

Standardni model fizike čestica najbolja je aproksimacija fizike cjelovitoj teoriji stvarnosti. Opisuje desetke čestica i interakcije među njima, koje spadaju u tri kategorije; jaka nuklearna sila, slaba nuklearna sila i elektromagnetizam. Čestice se uklapaju u dvije klase: bozone ili ferimone.
Fermioni uključuju poznate proton i neutron (od kojih su oba sastavljena od kvarkova, neutrina i gluona) i elektron, koji je fundamentalan.

Bosoni posreduju u interakcijama između fermiona.
Glavna razlika između bozona i fermiona je u tome što bozoni mogu dijeliti isto kvantno stanje, dok fermioni ne mogu. Standardni model se rutinski koristi za predviđanje ishoda interakcija između čestica s mnogo značajnih brojki točnosti. Nije u potpunosti potpuna, ali je najbolja teorija od svog nastanka između 1970. i 1973. godine.

Fermioni se sastoje od 6 varijanti kvarkova i 6 vrsta leptona. Gotovo sva materija koju promatramo oko sebe sastoji se od 2 tipa kvarka, “gornjeg” kvarka i “donjeg” kvarka, i jedne vrste leptona, elektrona. Ove tri čestice dovoljne su da sastave sve atome u periodnom sustavu i molekule koje stvaraju kada su međusobno povezane. Preostala 1 kvarka i 4 leptona su masivnije verzije koje se inače ponašaju isto kao i njihovi manje masivni rođaci. Mogu se stvoriti u eksperimentima fizike visoke energije za razdoblja od djelića sekunde. Svaki lepton ima neutrino (čestica koja nosi energiju ekstremno male mase i velike brzine) koji mu odgovara. Sve te čestice također imaju inačice antimaterije, koje se ponašaju na isti način, ali se poništavaju u kontaktu s neantimaterijalom, pretvarajući masu obje čestice u čistu energiju.

Bozoni dolaze u 4 varijante, koje posreduju tri temeljne sile spomenute ranije. Najpoznatiji bozon je foton, koji posreduje u elektromagnetizmu. To je odgovorno za sve pojave koje okružuju elektricitet, magnetizam i svjetlost. Ostali bozoni uključuju W i Z bozone, koji posreduju u slaboj nuklearnoj sili; i gluoni, koji posreduju snažnu nuklearnu silu koja veže kvarkove u veće čestice kao što su neutroni i protoni. Na taj način Standardni model objašnjava ili ujedinjuje 3 od 4 temeljne sile u prirodi; izuzetna sila je gravitacija.

Higgsov bozon je bozon čije je postojanje predviđeno Standardnim modelom, ali još nije uočeno. Bio bi odgovoran za mehanizam kojim sve čestice dobivaju masu. Drugi hipotetski bozon je graviton, koji bi posredovao u gravitacijskim interakcijama.

Gravitacija nije uključena u standardni model jer nam nedostaje teorijski opis ili eksperimentalni tragovi bozona koji posreduju u gravitacijskim interakcijama. Međutim, moderna teorija struna uvela je intrigantne mogućnosti za daljnje istraživanje mogućih načina razotkrivanja hipotetskog gravitona. Ako jednog dana bude uspješan, može se ispostaviti da će zamijeniti Standardni model ujedinjavanjem sve 4 temeljne sile, postajući tako neuhvatljiva “Teorija svega”.