standardmodellen

Standardmodellen är den etablerade teorin inom partikelfysik som beskriver hur elektromagnetiska, svaga och starka interaktioner verkar mellan de kända fundamentala partiklarna. Den utesluter gravitationen och bygger på kvantfältteori där interaktionerna uppträder som utbyte av gaugebosoner. Modellen sammanfattar hur tre grundläggande krafter verkar och hur materiens byggstenar kommer till.

Partiklarna i standardmodellen består av kvarker och leptoner. Det finns tre generationer av kvarker: up/down, charm/strange och top/bottom; och tre generationer av leptoner: elektron/elektronneutrino, muon/muonneutrino samt tau/tau-neutrino. Kvarkerna bär färg och deltar i stark interaktion, medan leptonerna inte gör det. De elektromagnetiska och svaga krafterna förenas i en elektroweak-symmetri som bryts av Higgsfältet. De grundläggande växelverkande bosonerna är foton för elektromagnetism, W± och Z för svag kärnkraft, gluoner för stark kärnkraft, och Higgsbosonen som ger massor till vissa partiklar genom Higgs-mekanismen. Fermionernas massor regleras av Yukawa-interaktioner med Higgsfältet.

Historik och bekräftelse: modellen utvecklades under 1960- och 1970-talen av bland andra Glashow, Weinberg och Salam. Experimentellt har den bekräftats i många mätningar: W- och Z-bosonerna upptäcktes i slutet av 1980-talet, och Higgsbosonen hittades vid LHC år 2012. Den har genomgått omfattande precisionsmätningar och fungerar som basen för mycket av modern partikelfysik.

Begränsningar och öppna frågor: gravitationen ingår inte i standardmodellen; neutrinoernas små massor antyder behov av utbyggnader; mörk materia och mörk energi saknas; naturens hierarki och andra fenomen pekar mot ny fysik bortom modellen.