kvanttivälittäjien

Kvanttivälittäjät, suomeksi myös kvanttikentän välittäjähiukkaset, ovat alkeishiukkasia, jotka välittävät perusvuorovaikutuksia luonnossa. Nämä hiukkaset syntyvät ja tuhoutuvat kvanttikenttäteorian mukaisesti, ja niiden olemassaolo on ennustettu teorian avulla ennen kuin ne on havaittu kokeellisesti.

Neljä tunnettua perusvuorovaikutusta ovat: sähkömagneettinen vuorovaikutus, vahva ydinvoima, heikko ydinvoima ja gravitaatio. Jokaisella näistä vuorovaikutuksista on oma kvanttivälittäjähiukkasensa. Sähkömagneettista vuorovaikutusta välittävät fotonit. Vahvaa ydinvoimaa, joka sitoo kvarkkeja protonien ja neutronien sisälle sekä pitää atomiytimiä koossa, välittävät gluonit. Heikkoa ydinvoimaa, joka on vastuussa esimerkiksi radioaktiivisesta hajoamisesta, välittävät W- ja Z-bosonit. Gravitaatiota puolestaan oletetaan välittävän gravitoni, jota ei kuitenkaan ole vielä havaittu.

Kvanttivälittäjät ovat aina bosoneja, eli hiukkasia, jotka noudattavat Bose-Einsteinin statistiikkaa. Niiden massa voi vaihdella. Esimerkiksi fotonit ja gluonit ovat massattomia, kun taas W- ja Z-bosonit ovat erittäin massiivisia. Näiden välittäjähiukkasten vuorovaikutus muiden hiukkasten, kuten fermionien (esim. elektronit ja kvarkit), kanssa selittää, miksi esineillä on esimerkiksi sähkövaraus tai massa. Kvanttivälittäjien tutkimus on keskeistä ymmärrettäessä maailmankaikkeuden perusrakenteita ja ilmiöitä.