hiukkasrakenne

Hiukkasrakenne on fysiikan käsite, jolla kuvataan aineen pienimpien rakennuspalikoiden ja niiden vuorovaikutusten sisäistä rakennetta. Tutkimus kohdistuu sekä perusosien, kuten kvarkkien ja leptonien, olemassaoloon että näiden hiukkasten muodostamiin yhdisteisiin, kuten hadroneihin ja ytimeen.

Standardimallin mukaan perusosat jaetaan kvarkeihin, leptonieihin ja välittäjähiukkasiin. Vahva vuorovaikutus sitoo kvarkit toisiinsa gluoneilla, kun taas sähkömagneettinen ja heikko vuorovaikutus hoitavat muiden ominaisuuksien ilmentymistä. Yksittäistä kvarkkia tai gluonia ei havaita erillisenä; kvarkit ovat konfinneja. Leptonit, kuten elektroni ja neutriino, pidetään toistaiseksi perusrakenteina. Näiden lisäksi vuorovaikutukset välittyvät fotonien, W±– ja Z0–bileiden sekä gluonien välityksellä.

Hadroneja ovat baryonit (kolme kvarkkia, esimerkkeinä protoni ja neutroni) sekä mesonit (kvarkki ja anti-kvarkki). Protoneja ja neutroneja muodostavat kuitenkin ydin, jossa vahva vuorovaikutus on keskeinen, mutta alttiita ytimen pitkäaikaisille ominaisuuksille. Ydinrakennetta ja hadronien sisäistä rakennetta tutkitaan sekä kokeellisesti että teoreettisesti.

Rakenteen tutkimus voidaan jakaa muodonfaktoreiden, sähköisen ja magnetisen rakenteen sekä sisäisen jakauman (partonijakaumat) selvittämiseen. Syvät inelastiset törmäykset ja elektronien sekä muiden hiukkasten skannaukset paljastavat kvarkkien ja gluonien jakautumisen hiukkasen sisällä. Tietoa karttuu jatkuvasti sekä kokeellisten mittausten että laskennallisten menetelmien, kuten lattice QCD:n, avulla.