A részecskefizika Standard Modellje tartalmaz 12 ízek általános fermions, plusz a megfelelő antiparticles, valamint elemi bosons, hogy közvetítsek az erők, valamint a Higgs-bozon, amely jelentették, július 4, 2012, mintha már valószínűleg észlelte a két fő kísérletek a Nagy Hadron Ütköztető (ATLAS, valamint CMS).(pp1–3) a Standard modellt azonban széles körben ideiglenes elméletnek tekintik, nem pedig valóban alapvetőnek, mivel nem ismert, hogy kompatibilis-e Einstein általános relativitásával. Lehetnek hipotetikus elemi részecskék, amelyeket a Standard modell nem ír le, például a graviton, a gravitációs erőt hordozó részecske, valamint a sparticles, a közönséges részecskék szuperszimmetrikus Partnerei.

alapvető fermionokszerkesztés

a 12 alapvető fermion 3 generációs 4 részecskére oszlik. A fermionok fele leptonok, amelyek közül háromnak -1 elektromos töltése van, az úgynevezett elektron (
E−
), a muon (
μ−
) és a tau (
τ−
); a másik három lepton neutrínó (
ν
E,
ν
μ,
μ,
ν
τ), amelyek az egyetlen elemi fermionok, amelyek nem rendelkeznek sem elektromos, sem színes töltéssel. A fennmaradó hat részecske kvark (az alábbiakban tárgyaljuk).

GenerationsEdit

MassEdit

The following table lists az összes fermionra vonatkozó jelenlegi mért tömegek és tömegbecslések, azonos mérésskálával: több millió elektronvolt a fénysebesség négyzetéhez viszonyítva (MeV/c2). Például a legpontosabban ismert kvark tömeg a felső kvark (
t
) 172, 7 GeV/c2 vagy 172 700 MeV/c2 értéken, amelyet a héjrendszer alkalmazásával becsülnek meg.

Estimates of the values of quark masses depend on the version of quantum chromodynamics used a kvark kölcsönhatások leírása. A kvarkok mindig olyan gluonok borítékában vannak, amelyek sokkal nagyobb tömeget adnak a mezonoknak és barionoknak, ahol kvarkok fordulnak elő, tehát a kvark tömegeinek értékeit nem lehet közvetlenül mérni. Mivel tömegük olyan kicsi a környező gluonok hatékony tömegéhez képest, a számítás kis különbségei nagy különbségeket mutatnak a tömegekben.

AntiparticlesEdit

12 alapvető fermion antiparticle is létezik, amelyek megfelelnek ezeknek a 12 részecskéknek. Például az antielektron (pozitron)
e+
az elektron antirészecskéje, elektromos töltése +1.

QuarksEdit

izolált kvarkokat és antiquarkokat soha nem észleltek, ezt a tényt a bezártság magyarázza. Minden kvark hordozza az erős kölcsönhatás három színes töltésének egyikét; az antiquarkok hasonlóan hordoznak anticolort. A színes töltésű részecskék ugyanúgy kölcsönhatásba lépnek a gluoncserével, mint a töltött részecskék a fotoncserén keresztül. A gluonok azonban maguk is színes töltésűek,ami az erős erő erősítését eredményezi, mivel a színes töltésű részecskék elválasztódnak. Ellentétben az elektromágneses erő, amely csökken a töltött részecskék külön, színes töltött részecskék érzem növekvő erő.

azonban a színes töltésű részecskék egyesíthetik a színsemleges kompozit részecskéket, amelyeket hadronoknak neveznek. A kvark párosulhat egy régiséggel: a kvark színe, az antiquark pedig a megfelelő antikolor. A szín anticolor megszünteti ki, amely egy színes semleges mezon. Alternatív megoldásként három kvark létezhet együtt, egy kvark “piros”, egy másik “kék”, egy másik “zöld”. Ez a három színes kvark együttesen színsemleges barionot képez. Szimmetrikusan három “antired”, “antiblue” és “antigreen” színű antiquart alkothat színsemleges antibaryont.

a kvarkok frakcionált elektromos töltéseket is hordoznak, de mivel a hadronokon belül vannak korlátozva, amelyek töltései mind integráltak, a frakcionált töltéseket soha nem izolálták. Vegye figyelembe, hogy a kvarkok elektromos töltése +2⁄3 vagy -1⁄3, míg az antiquarkok megfelelő elektromos töltése -2⁄3 vagy +1⁄3.

a kvarkok létezésére vonatkozó bizonyítékok a mély rugalmatlan szórásból származnak: az elektronok atommagokra történő égetése, hogy meghatározzák a töltés eloszlását a nukleonokon belül (amelyek barionok). Ha a töltés egyenletes, a proton körüli elektromos mezőnek egyenletesnek kell lennie, az elektronnak rugalmasan kell szétszóródnia. Az alacsony energiájú elektronok ilyen módon szétszóródnak, de egy adott energia felett a protonok nagy szögeken keresztül eltérítik az elektronokat. A recoiling elektronnak sokkal kevesebb energiája van, és részecskesugarat bocsátanak ki. Ez a rugalmatlan szórás azt sugallja, hogy a protonban lévő töltés nem egyenletes, hanem kisebb töltött részecskék között oszlik meg: kvarkok.

alapvető bozonokszerkesztés

a Standard modellben a vektor (spin-1) bozonok (gluonok, fotonok és a W és Z bozonok) közvetítenek erőket, míg a Higgs-bozon (spin-0) felelős a részecskék belső tömegéért. A bozonok különböznek a fermionoktól abban a tényben, hogy több bozon ugyanazt a kvantumállapotot foglalhatja el (Pauli kizárási elv). A bozonok lehetnek elemi, mint a fotonok, vagy kombinációk, mint a mezonok. A bosonok spinje egész számok a fél egész helyett.

GluonsEdit

gluonok közvetítik az erős kölcsönhatást, amelyek kvarkokhoz csatlakoznak, és ezáltal hadronokat képeznek, amelyek baryonok (három kvark) vagy mezonok (egy kvark és egy antikark). A protonok és neutronok barionok, amelyeket gluonok kötnek össze, hogy létrehozzák az atommagot. A kvarkokhoz hasonlóan a gluonok is mutatnak színt és antikolorot – nem kapcsolódnak a vizuális szín fogalmához, inkább a részecskék erős kölcsönhatásaihoz – néha kombinációkban, összesen nyolc gluon variációban.

Electroweak bozonszerkesztés

három gyenge nyomtávú bozon van: W+, W -, és Z0; ezek közvetítik a gyenge kölcsönhatást. A W-bozonok a nukleáris bomlás közvetítéséről ismertek: a W-átalakít egy neutronot protonná, majd elektron-antineutrino párokká bomlik.A z0 nem alakítja át a részecskék ízét vagy töltését, hanem inkább megváltoztatja a lendületet; ez az egyetlen mechanizmus a neutrínók rugalmas szórására. A gyenge nyomtávú bozonokat a Neutrino-Z csere elektronjainak lendület-változása miatt fedezték fel. A tömeg nélküli foton közvetíti az elektromágneses kölcsönhatást. Ez a négy gauge bozon képezi az elektroweak kölcsönhatást az elemi részecskék között.

Higgs-bozonedit

bár a gyenge és elektromágneses erők a mindennapi energiákban egészen másnak tűnnek számunkra, a két erő elmélet szerint egyetlen elektroweak-erőként egyesül nagy energiákon. Ezt az előrejelzést egyértelműen megerősítették a nagy energiájú elektron-proton szórás keresztmetszeteinek mérései a DESY-I HERA ütközőnél. Az alacsony energiák közötti különbségek a W és Z bozonok nagy tömegének következményei, amelyek viszont a Higgs-mechanizmus következményei. A folyamat a szimmetria spontán törés, a Higgs-kiválaszt egy különleges irányban elektrogyenge tér okozza a három elektrogyenge részecskék, hogy nagyon nehéz (a gyenge bosons), a másik, hogy továbbra is meghatározatlan többi tömeg, mint mindig mozgásban van (a foton). 2012.július 4-én, miután sok éven át kísérletileg keresték a létezésének bizonyítékait, bejelentették, hogy a Higgs-bozont megfigyelték a CERN nagy Hadronütköztetőjén. Peter Higgs, aki először a Higgs-bozon létezését állította, jelen volt a bejelentésben. Úgy gondolják, hogy a Higgs-bozon tömege körülbelül 125 GeV. Ennek a felfedezésnek a statisztikai jelentőségét 5 sigma-ként jelentették, ami nagyjából 99, 99994% – os bizonyosságot jelent. A részecskefizikában ez a szignifikancia szintje, amely a kísérleti megfigyelések felfedezésként való hivatalos címkézéséhez szükséges. Az újonnan felfedezett részecske tulajdonságainak kutatása folytatódik.

GravitonEdit

a graviton egy hipotetikus elemi spin – 2 részecske, amelyet a gravitáció közvetítésére javasolnak. Bár az észlelés nehézségei miatt felfedezetlen marad, néha az elemi részecskék táblázataiba is beletartozik.(pp1–3) a hagyományos graviton tömegtelen, bár léteznek olyan modellek, amelyek masszív Kaluza–Klein gravitonokat tartalmaznak.