hiukkasien

Hiukkaset ovat fysiikan peruskohteita, joiden ominaisuudet kuten massa, sähkövaraus ja spin määrittävät aineen rakenteen sekä vuorovaikutusten luonteen. Ne jaetaan yleisesti kahteen ryhmään: elementaarisiin hiukkasiin, joita nykyisen teorian mukaan ei voi purkaa pienempiin osiin, sekä koostettuihin hiukkasiin, jotka muodostuvat useammasta pienemmästä hiukkasesta.

Elementaariset hiukkaset muodostavat Standard Modelin perustan. Näihin kuuluvat quarkit ja leptonit sekä niiden välittäjähiukkaset: fotoni, gluonit sekä W- ja Z-bosonit, ja Higgsin bosoni. Quarkit ovat kuudesta lajista ja esiintyvät useissa sukupolvissa: up-, down-, charm-, strange-, top- ja bottom-quarkit. Leptonit ovat elektronit, myonit ja tau sekä näihin liittyvät neutrinoita. Higgsin bosoni puolestaan antaa massaa osille Higgsmekanismin kautta.

Koostetut hiukkaset, kuten baryonit ja mesonit, syntyvät quarkien sitoutumisesta vahvan vuorovaikutuksen välityksellä gluoneilla. Esimerkkejä ovat protoni ja neutroni (baryonit) sekä pionit ja kaonit (mesonit).

Standardimalli kuvaa kolme perusvuorovaikutusta – sähkömagneettisen, vahvan ja heikon – sekä niiden välittäjähiukkaset. Gravitaatio ei kuulu malliin. Tutkimus käyttää suuria törmäyttäjiä sekä muita kokeellisia menetelmiä hiukkasten ominaisuuksien selvittämiseksi; tärkeimpiä hankkeita ovat LHC sekä neutrino- ja astrofysiikan kokeet. Tutkimus on tuonut esiin neutrino-massojen osoituksen ja etsinyt pimeän aineen ilmentymiä.