het standaardmodel van deeltjesfysica bevat 12 smaken van elementaire fermionen, plus hun bijbehorende antideeltjes, evenals elementaire bosonen die de krachten en het higgsboson bemiddelen, waarvan op 4 juli 2012 werd gemeld dat ze waarschijnlijk zijn ontdekt door de twee belangrijkste experimenten op de Large Hadron Collider (ATLAS en CMS).(pp1-3) echter, het standaardmodel wordt algemeen beschouwd als een voorlopige theorie in plaats van een echt fundamentele, omdat het niet bekend is of het compatibel is met Einsteins algemene relativiteitstheorie. Er kunnen hypothetische elementaire deeltjes zijn die niet door het standaardmodel worden beschreven, zoals het graviton, het deeltje dat de gravitatiekracht zou dragen, en sparticles, supersymmetrische partners van de gewone deeltjes.

fundamentele fermionsEdit

de 12 fundamentele fermionen zijn verdeeld in 3 generaties van elk 4 deeltjes. De helft van de fermionen zijn leptonen, waarvan er drie een elektrische lading van -1 hebben, het elektron (
e−
), het muon (
μ−
) en de tau (
τ−
) genoemd; de andere drie leptonen zijn neutrino ‘ s (
ν
E,
ν
μ,
ν
τ), die de enige elementaire fermionen zijn zonder elektrische of kleurlading. De overige zes deeltjes zijn quarks (hieronder besproken).

GenerationsEdit

MassEdit

The following table lists stroom gemeten massa ‘ s en massa schattingen voor alle fermionen, met behulp van dezelfde schaal van meting: miljoenen elektronen-volt ten opzichte van het kwadraat van de lichtsnelheid (mev/c2). De meest nauwkeurig bekende quarkmassa is bijvoorbeeld van de bovenste quark (
t
) bij 172,7 GeV/c2 of 172 700 mev/c2, geschat met behulp van het on-shell-schema.

Estimates of the values of quark masses depend on the version of quantum chromodynamics used om quark interacties te beschrijven. Quarks worden altijd opgesloten in een omhulsel van gluonen die een veel grotere massa geven aan de mesonen en baryonen waar quarks voorkomen, zodat waarden voor quarkmassa ‘ s niet direct kunnen worden gemeten. Omdat hun massa ’s zo klein zijn in vergelijking met de effectieve massa van de omringende gluonen, maken kleine verschillen in de berekening grote verschillen in de massa’ s.

AntiparticlesEdit

Er zijn ook 12 fundamentele fermionische antiparticles die overeenkomen met deze 12 deeltjes. Bijvoorbeeld, de anti-elektron (positron)
e +
is het antideeltje van het elektron en heeft een elektrische lading van +1.

QuarksEdit

geïsoleerde quarks en antiquarks zijn nooit gedetecteerd, een feit dat wordt verklaard door opsluiting. Elke kwark draagt een van de drie kleurladingen van de sterke interactie; antiquarks dragen ook anticolor. Kleur-geladen deeltjes interageren via gluon uitwisseling op dezelfde manier dat geladen deeltjes interageren via foton uitwisseling. Echter, gluonen zijn zelf kleur-geladen, wat resulteert in een versterking van de sterke kracht als kleur-geladen deeltjes worden gescheiden. In tegenstelling tot de elektromagnetische kracht, die afneemt als geladen deeltjes scheiden, voelen kleur-geladen deeltjes toenemende kracht.

echter, kleur-geladen deeltjes kunnen combineren om kleur neutrale samengestelde deeltjes genaamd hadrons te vormen. Een quark kan zich koppelen aan een antiquark: de quark heeft een kleur en het antiquark heeft de bijbehorende anticolor. De kleur en anticolor opheffen, de vorming van een kleur neutraal meson. Als alternatief kunnen drie quarks samen bestaan, een quark is “rood”, een andere” Blauw”, een andere”groen”. Deze drie gekleurde quarks vormen samen een kleurneutraal baryon. Symmetrisch kunnen drie antiquarks met de kleuren “antired”, “antiblue” en “antigreen” een kleurneutraal antibaryon vormen.

Quarks bevatten ook fractionele elektrische ladingen, maar omdat ze beperkt zijn tot hadronen waarvan de ladingen integraal zijn, zijn fractionele ladingen nooit geïsoleerd. Quarks hebben elektrische ladingen van +2 ⁄ 3 of -1 ⁄ 3, terwijl antiquarks overeenkomstige elektrische ladingen van -2⁄3 of +1⁄3 hebben.

bewijs voor het bestaan van quarks komt van diepe inelastische verstrooiing: het afvuren van elektronen op kernen om de verdeling van lading binnen nucleonen (die baryonen zijn) te bepalen. Als de lading uniform is, moet het elektrische veld rond het proton uniform zijn en moet het elektron elastisch verstrooien. Laag-energetische elektronen verspreiden zich op deze manier, maar boven een bepaalde energie buigen de protonen sommige elektronen door grote hoeken af. Het recoiling elektron heeft veel minder energie en een straal van deeltjes wordt uitgezonden. Deze inelastische verstrooiing suggereert dat de lading in het proton niet uniform is, maar verdeeld over kleinere geladen deeltjes: quarks.

fundamentele bosonedit

in het standaardmodel bemiddelen Vector (spin-1) bosonen (gluonen, fotonen en de W-en Z-bosonen) krachten, terwijl het higgsboson (spin-0) verantwoordelijk is voor de intrinsieke massa van deeltjes. Bosonen verschillen van fermionen in het feit dat meerdere bosonen dezelfde kwantumtoestand kunnen innemen (Pauli-uitsluitingsprincipe). Bosonen kunnen ook elementair zijn, zoals fotonen, of een combinatie, zoals mesonen. De spin van bosonen zijn gehele getallen in plaats van halve gehele getallen.

GluonsEdit

gluonen bemiddelen de sterke interactie, die quarks samenvoegen en daardoor hadronen vormen, die ofwel baryonen (drie quarks) of mesonen (één quark en één antiquark) zijn. Protonen en neutronen zijn baryonen, verbonden door gluonen om de atoomkern te vormen. Net als quarks vertonen gluonen kleur en anticolor – los van het concept van visuele kleur en eerder van de sterke interacties van de deeltjes – soms in combinaties, in totaal acht variaties van gluonen.

elektrozwakke bosonsEdit

Er zijn drie zwakke gauge bosons: W+, W -, en Z0; deze bemiddelen de zwakke interactie. De W-bosonen staan bekend om hun bemiddeling in nucleair verval: De W− zet een neutron om in een proton dan vervalt in een elektron en elektron-antineutrino paar.De z0 zet geen deeltjesaroma of ladingen om, maar verandert het momentum; het is het enige mechanisme om neutrino ‘ s elastisch te verstrooien. De zwakke ijkbosonen werden ontdekt als gevolg van momentumverandering in elektronen door neutrino-Z uitwisseling. Het massaloos foton bemiddelt de elektromagnetische interactie. Deze vier ijkbosonen vormen de elektrozwakke interactie tussen elementaire deeltjes.

Higgs bosonEdit

hoewel de zwakke en elektromagnetische krachten heel verschillend lijken voor ons bij alledaagse energieën, worden de twee krachten getheoretiseerd om zich te verenigen als een enkele elektrozwakke kracht bij hoge energieën. Deze voorspelling werd duidelijk bevestigd door metingen van doorsneden voor high-energy elektron-proton scattering bij de Hera collider te DESY. De verschillen bij lage energieën zijn een gevolg van de hoge massa ‘ s van de W-en Z-bosonen, die op hun beurt een gevolg zijn van het Higgs-mechanisme. Door het proces van spontane symmetriebreking selecteert het Higgs een speciale richting in de elektrozwakke ruimte die ervoor zorgt dat drie elektrozwakke deeltjes erg zwaar worden (de zwakke bosonen) en één met een ongedefinieerde rustmassa blijft zoals die altijd in beweging is (het foton). Op 4 juli 2012, na vele jaren experimenteel zoeken naar bewijs van zijn bestaan, werd aangekondigd dat het Higgs boson werd waargenomen bij CERN ‘ s Large Hadron Collider. Peter Higgs die voor het eerst het bestaan van het Higgs boson stelde was aanwezig bij de aankondiging. Het higgsboson heeft een massa van ongeveer 125 GeV. De statistische significantie van deze ontdekking werd gerapporteerd als 5 sigma, wat een zekerheid van ongeveer 99,99994% impliceert. In de deeltjesfysica is dit het niveau van betekenis dat nodig is om experimentele waarnemingen officieel als ontdekking te bestempelen. Het onderzoek naar de eigenschappen van het nieuw ontdekte deeltje gaat verder.Graviton

GravitonEdit

het graviton is een hypothetisch elementair spin-2-deeltje dat wordt voorgesteld om zwaartekracht te bemiddelen. Hoewel het onontdekt blijft vanwege de moeilijkheid die inherent is aan zijn detectie, wordt het soms opgenomen in tabellen van elementaire deeltjes.(pp1-3) het conventionele graviton is massaloos, hoewel er modellen bestaan die massieve Kaluza–Klein gravitonen bevatten.