Hiukkasfysikassa

Hiukkasfysiikka on fysiikan ala, joka tutkii aineen ja vuorovaikutusten perusrakenteita sekä niiden välisiä voimia. Sen tavoitteena on selittää maailmankaikkeuden perusrakenteet ja dynamiikka pienimmillä skaaleilla. Keskeinen kehys on kvanttikenttäteoria, erityisesti Standardimalli, joka kuvaa kvarkkien, leptoneiden, fotonien, gluonien sekä Higgsin bosonin vuorovaikutuksia. Standardimalli kattaa kolme perusvuorovaikutusta: sähköisen, heikon ja vahvan vuorovaikutuksen; gravitaation vaikutusta ei tällä hetkellä sisälly.

Hiukkasfysiikassa etsitään ilmiöitä, jotka ylittävät nykyisen teorian, kuten tummaa ainesta, massan generointia ja aineen-antimaterian asymmetriaa. Suurella energialla törmäyttävät kiihdyttimet, kuten Large Hadron Collider (LHC) CERNissä, tuottavat tilaisuuksia havaita uusia hiukkasia. Detektorit analysoivat törmäysten jäännöksiä ja mahdollisia uusia hiukkasia; Higgsin bosonin löytyminen vuonna 2012 on esimerkki saavutuksesta.

Neutrino-eksperimentit kuten Super-Kamiokande ja Daya Bay sekä kosmisen taustasäteilyn tutkimus täydentävät teoreettista kehystä.

Hiukkasfysiikka on monitieteinen ala, jossa teorian, kokeellisten mittausten ja laskennallisten menetelmien yhteispeli on keskeistä. Tutkimus yhdistää näkemyksiä kosmologiaan, astrofysikaan ja matematiikkaan.