hiukkasista

Hiukkasista on termi, jota käytetään kuvaamaan aineen ja energian pienimpiä rakennusosia sekä niiden vuorovaikutuksia. Hiukkaset voivat olla perushiukkasia, kuten kvarkkeja ja leptoneja, tai koostuneita rakenteita, kuten hadroneja (mesonit ja baryonit) sekä atomi-ytimien osia, kuten protonit ja neutronit. Lisäksi fotonit, gluonit sekä Higgsin bosoni ovat keskeisiä hiukkasia.

Hiukkasilla on ominaisuuksia kuten massa, sähkövaraus ja spin, ja niiden käytöstä määrää kvanttimekaniikka. Ne jaotellaan kahteen pääryhmään: fermioihin ja bosoneihin. Fermioihin kuuluvat esimerkiksi leptoneja ja kvarkkeja; ne noudattavat Fermi-Dirac-statistiikkaa ja Pauli-estoa. Bosonit toimivat vuorovaikutusten kantajina, kuten fotonit, gluonit sekä W- ja Z-bosonit sekä Higgsin bosoni; ne noudattavat Bose-Einstein-statistiikkaa.

Hiukkaset osallistuvat neljään perusvuorovaikutukseen: sähkömagneettinen, vahva ja heikko vuorovaikutus sekä gravitaatio, jonka vaikutus hiukkasissa on hyvin pieni eikä kuulu Standardimalliin.

Tutkimuksen keskus on Standardimalli, joka kuvaa suurimman osan havainnoista. Kokeellisesti hiukkasfysiikkaa tutkitaan suurilla kiihdyttimillä ja detektoreilla; esimerkiksi Large Hadron Collider on merkittävä tutkimuslaitos. Tutkimus tähtää sekä nykyisen teorian vahvistamiseen että uuden fysiikan etsimiseen, kuten pimeän aineen ja mahdollisten uusien hiukkasten havaitsemiseen.

Sovellukset: hiukkasfysiikan periaatteet ovat lisänneet teknologiaa ja lääketiedettä, muun muassa kuvantamismenetelmissä sekä säteilyhoidoissa ja lääketieteellisessä diagnostiikassa.