Subatomära

Subatomära beskriver föremål som är mindre än atomer. Den viktigaste ramen för att förstå dem är standardmodellen i partikelfysik, där materians byggstenar delas upp i kvarkar och leptoner. Dessa partiklar uppträder som grundläggande (elementarpartiklar) eller som sammansatta system, exempelvis protoner och neutroner som består av kvarkar.

Fermioner är materiabyggstenar och delas in i kvarkar och leptoner. Kvarkar finns i sex typer: up, down, charm, strange, top och bottom. De bygger upp protoner och neutroner. Leptoner inkluderar elektronen, muon och tau samt deras neutriner. Antipartiklar finns till varje partikel.

Bosoner fungerar som bärare av naturens krafter. Exempel är foton (elektromagnetism), gluoner (stark kärnkraft), W- och Z-bosoner (svag kärnkraft) och Higgsbosonen som kopplar till massan via Higgsfältet. Gravitationen beskrivs i kvantfältteori av gravitoner, men ingår för närvarande inte i standardmodellen.

Fyra fundamentala krafter styr interaktionerna mellan subatomära partiklar: elektromagnetism, stark kärnkraft, svag kärnkraft och gravitation. Dessa krafter utbyter i allmänhet bosoner som bärare av kraften.

Forskning inom subatomär fysik bedrivs vid mycket höga energier i partikelacceleratorer, där kollisioner avslöjar partiklarnas inre struktur. Bevis för kvarkarnas existens kom tidigt genom djupa inelastiska kollisioner; neutriner har små massor och visar oscillationsegenskaper som pekar mot ny fysik utanför den enklaste modellen.

Sammanfattningsvis utgör subatomära partiklar grunden för materia och dess krafter. Standardmodellen ger en mycket framgångsrik beskrivning, men flera frågor återstår, bland annat mörk materia, neutrinos massa och hur gravitation ska integreras i en kvantteori.