(Angela Kotsell/iStock) Das Standardmodell besteht aus einer Reihe mathematischer Formeln und Messungen, die Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen beschreiben. Es ähnelt der Art und Weise, wie das Periodensystem der Elemente Atome beschreibt und sie anhand ihrer Eigenschaften kategorisiert, aber stattdessen kategorisiert das Standardmodell die Elementarteilchen – Fermionen und Bosonen.
Das Modell wurde ab Anfang der 1970er Jahre schrittweise entwickelt und kombinierte das damals über Teilchen und Kräfte bekannte Wissen, um eine vollständig konsistente Quantentheorie der Materie zu entwickeln.
Es leistete nicht nur gute Arbeit bei der Beschreibung und Kartierung des Bekannten, es zeigte auch Lücken auf, die die Existenz noch zu entdeckender Teilchen, wie z Higgs-Boson .
Das Standardmodell ist derzeit die genaueste Theorie, die die Grundlagen der Teilchenphysik abdeckt. Aber es ist alles andere als perfekt und es fällt mir schwer, es zu integrieren Allgemeine Relativitätstheorie Beschreibung der Schwerkraft, sagen Sie uns, warum das Universum existiert immer schneller expandieren , oder erklären Sie, warum es so ist mehr Materie als Antimaterie .
Partikelfamilien
Das Standardmodell kategorisiert fundamentale Teilchen in verwandte Gruppen, wie in der folgenden Tabelle dargestellt.
Fermionen
Stellen Sie sich diese als Legoblöcke aus Materie vor, die zusammengefügt werden, um das Universum zu bilden. Die Grundregel dieser Dinge lautet: „Setz dich nicht dort hin, wo ich sitze.“ Ein Merkmal ihrer Quanteneigenschaften besteht darin, dass keine zwei Fermionen gleichzeitig denselben Ort einnehmen können, was es ihnen ermöglicht, alles von Atomen bis hin zu Planeten aufzubauen.
Fermionen können weiter in Quarks und Leptonen eingeteilt werden. Fermion-Quarks verbinden sich zu den bekannteren Protonen und Neutronen. Ein Proton besteht beispielsweise aus einem Down- und zwei Up-Quarks, die durch die sogenannte starke Kernkraft zusammengeklebt werden. Auf die zweite Klasse der Fermionen, die Leptonen, hat diese Kraft jedoch keinen Einfluss.
Zu den Leptonen gehören Elektronen, die um den Atomkern schweben; elektronenähnliche Teilchen wie Taus und Myonen; Und Neutrinos - kleine, kaum sichtbare Teilchen, die in geisterhaften Scharen durch den Planeten ziehen und kaum eine Pause machen, um Hallo zu sagen.
Bosonen
Dies sind die Flüstern, die Fermionen in Kontakt halten und Kräfte vermitteln, die Materie binden und abstoßen, um zu erklären, warum wir nicht durch Wände gehen können, warum Licht verschiedene Farben hat, warum kleine Atome sich zu größeren zusammendrücken können und warum diese größeren fallen manchmal auseinander.
Dazu gehören Photonen, die Lichtteilchen, die die elektromagnetische Kraft übertragen; Gluonen, die für die starke Kernkraft sorgen, die Quarks zu Protonen und Neutronen zusammenhält; W- und Z-Bosonen, die sich mit der schwachen Kernkraft befassen; und das berühmte Higgs-Teilchen, das erklärt, warum manche Teilchen unter bestimmten Bedingungen Masse haben.
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