Alkeishiukkaset

Alkeishiukkaset ovat fysiikan perusosia, joiden avulla kuvataan aineen ja vuorovaikutusten rakennetta. Ne muodostavat Standard Modelin perusrakenteen. Ne jaetaan kahteen pääryhmään: leptoneihin ja kvarkeihin. Leptoneihin kuuluvat elektronin, muonin ja tauon kaltaiset hiukkaset sekä niiden neutrino-sukupolvet. Kvarkeihin kuuluu kuusi makua: up, down, charm, strange, top ja bottom. Leptoneilla ei ole värivarauksia eikä ne osallistu vahvaan vuorovaikutukseen; kvarkeilla sen sijaan on värivarauksia ja ne osallistuvat vahvaan vuorovaikutukseen hadroneissa. Jokaisella alkeishiukkasella on antipartikkeli.

Vuorovaikutusten välittäjinä toimivat bosonit: fotoni välittää elektromagneettista vuorovaikutusta; W± ja Z0 kantavat heikkoa vuorovaikutusta; gluonit välittävät vahvaa vuorovaikutusta kvarkeja välillä. Higgs-bosoni liittyy massan syntyyn Higgs-kentän kautta. Nämä hiukkasut muodostavat Standard Modelin peruskuvan vuorovaikutuksista.

Massat: kvarkkien ja leptonien massat vaihtelevat suuresti; neutrinoilla on erittäin pienet massat, ja niiden havaittu osuus osoittaa tarpeen Standard Modelin laajennukselle. Gravitaatio ei kuulu nykyiseen Standard Modeliin, mutta se on osa yleistä teoriaa.

Nykytilanne: Lähes kaikki alkeishiukkaset on tunnistettu; esimerkkeinä fotoni, gluonit, W±, Z0 ja Higgs sekä kuusi kvarkkimakua ja kolme leptonin sukupolvea. Tutkimusta tehdään suurien energioiden kokeissa, kuten LHC:ssä, sekä neutrino-tutkimuksen avulla, pyrkien syvempään ymmärrykseen vuorovaikutuksista ja massan luonteesta.