Standaardmodel

Die deeltjies van die Standaardmodel.

Die Standaardmodel van deeltjiefisika is ’n teorie in deeltjiefisika waarin drie van die vier basiese natuurkragte (elektromagnetisme, sterk kernkrag en swak kernkrag, maar nie swaartekrag nie) en die elementêre deeltjies wat alle materie vorm, beskryf word. Eksperimente het aangedui dat dié teorie in ooreenstemming is met kwantummeganika en die spesiale relatiwiteitsteorie.

Dit is in die laaste deel van die 20ste eeu in fases ontwikkel deur die werk van wetenskaplikes van oor die wêreld,^[1] met die huidige formulering wat in die middel 1970's gefinaliseer is met die eksperimentele bevestiging van die bestaan van kwarke. Sedertdien het die bevestiging van die bokwark (1995), tauneutrino (2000) en Higgsboson (2012) verdere geloofwaardigheid aan die model verleen.

Hoewel die model uiters suksesvol blyk te wees in die verskaffing van eksperimentele voorspellings, verduidelik dit sekere verskynsels nie en is dit nie ’n volledige teorie van basiese wisselwerkings nie. Dit verduidelik nie barion-asimmetrie volledig nie, sluit nie die teorie van swaartekrag in^[2] soos deur algemene relatiwiteit beskryf word nie en gee nie ’n antwoord op die vraag hoekom die uitdying van die heelal al hoe vinniger geskied soos moontlik deur donker energie beskryf word nie. Die model sluit ook nie enige deeltjies van donker materie in wat al die nodige eienskappe bevat wat afgelei word uit waareembare kosmologie nie.

Vandag is die Standaardmodel ’n algemeen aanvaarde teorie wat op vele gebiede toepasbaar is. Dit word gebruik as die basis vir die bou van eksotieser modelle wat hipotetiese deeltjies insluit, asook ekstra dimensies en simmetrieë soos supersimmetrie in ’n poging om eksperimentele resulate te verduidelik wat strydig met die Standaardmodel is, soos die bestaan van donker materie en neutrinoskommelings (die verskynsel dat neutrino's van een generasie na ’n ander omgeskakel kan word).

Materie- en kragvoerende deeltjies

Wisselwerking tussen die deeltjies.

Alle dele van ’n atoom bestaan uit fundamentele materiedeeltjies en kragvoerende deeltjies. Materiedeeltjies het ’n halftallige spin en voldoen dus aan die Fermi-Dirac-verdeling; hulle word fermione genoem en bestaan uit leptone en hadrone, wat uit kwarke opgebou is. Die kragvoerende deeltjies het ’n heeltallige spin en voldoen dus aan die Bose-Einstein-statistiek; hulle word bosone genoem. Hulle is die draers van die vier basiese natuurkragte.

Daar is ongeveer 200 subatomiese deeltjies bekend. Hulle word aangedui met ’n letter uit die Latynse of Griekse alfabet, plus nog ’n letter, '+', '-', '0', '/' of ’n streep. ’n Eenvoudige oorsig sou dus so kon lyk:

• Subatomiese deeltjie
  • Elementêre deeltjie
    • Fermion
      • Lepton (bv, elektron, muon, tau, neutrino's en hul antideeltjies, dus 3 + 3 + 3 + 3 = 12)
      • Kwark (op, af, vreemd, sjarme, onder, bo en hul antideeltjies, dus 6 + 6 = 12)
    • Boson (bv. foton, gluon)
  • Hadron
    • Barion (bv. proton, neutron) bestaande uit 3 kwarke, dus fermion
    • Meson (bv. pion, kaon) bestaande uit 2 kwarke, dus boson

Leptone en kwarke kan in drie generasies voorkom. Sigbare materie in die heelal bestaan egter uitsluitlik uit deeltjies van die eerste generasie: op- en afkwarke en elektrone. Deeltjies van die tweede en derde generasie is onstabiel; hulle verval in ’n breukdeel van ’n sekonde in deeltjies van die eerste generasie, maar kan wel gegenereer word deur botsings van hoë-energie-deeltjies van die eerste generasie.

Soort		Eerste generasie			Tweede generasie			Derde generasie
Soort barion	Lading (e)	Deeltjie	Simbool	Massa (GeV)	Deeltjie	Simbool	Massa (GeV)	Deeltjie	Simbool	Massa (GeV)
Kwarke	${\displaystyle +2/3}$	Op	${\displaystyle u}$	${\displaystyle 0{,}003}$	Sjarme	${\displaystyle c}$	${\displaystyle 1{,}3}$	Bo	${\displaystyle t}$	${\displaystyle 174}$
	${\displaystyle -1/3}$	Af	${\displaystyle d}$	${\displaystyle 0{,}006}$	Vreemd	${\displaystyle s}$	${\displaystyle 0{,}14}$	Onder	${\displaystyle b}$	${\displaystyle 4{,}3}$
Leptone	${\displaystyle -1}$	Elektron	${\displaystyle e^{-}}$	${\displaystyle 0{,}00051}$	Muon	${\displaystyle \mu ^{-}}$	${\displaystyle 0{,}106}$	Tau	${\displaystyle \tau ^{-}}$	${\displaystyle 1{,}784}$
	${\displaystyle 0}$	Elektron-neutrino	${\displaystyle \nu _{e}}$	${\displaystyle <15\times 10^{-8}}$	Muon-neutrino	${\displaystyle \nu _{\mu }}$	${\displaystyle <2{,}5\times 10^{-4}}$	Tau-neutrino	${\displaystyle \nu _{\tau }}$	${\displaystyle <3{,}5\times 10^{-2}}$

Verwysings

1. R. Oerter (2006). The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics (Kindle uitg.). Penguin Group. p. 2. ISBN 978-0-13-236678-6.
2. Sean Carroll, Ph.D., Caltech, 2007, The Teaching Company, Dark Matter, Dark Energy: The Dark Side of the Universe, Guidebook Part 2 page 59, besoek op 7 Oktober 2013

Eksterne skakels

• Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Standaardmodel.
• Wikiwoordeboek het 'n inskrywing vir Standaardmodel.