El modelo estándar explica cómo los bloques de construcción básicos de la materia interactúan, gobernadas por cuatro fuerzas fundamentales.
Las teorías y descubrimientos de miles de físicos desde la década de 1930 han dado lugar a una notable penetración en la estructura fundamental de la materia: todo en el universo se encuentra para ser hecha de unos pocos bloques de construcción básicos llamados partículas fundamentales, gobernadas por cuatro fuerzas fundamentales. Nuestra mejor comprensión de cómo estas partículas y tres de las fuerzas están relacionados entre sí se encapsula en el modelo estándar de la física de partículas. Desarrollado en la década de 1970, se ha explicado satisfactoriamente los resultados experimentales y casi todos precisamente predicho una amplia variedad de fenómenos. Con el tiempo ya través de muchos experimentos, el modelo estándar se ha establecido como una teoría física bien probada.
Toda la materia que nos rodea está hecho de partículas elementales, los componentes básicos de la materia. Estas partículas se presentan en dos tipos básicos llamados quarks y leptones. Cada grupo consta de seis partículas, que están relacionados en pares, o "generaciones". Las partículas más ligeras y más estables constituyen la primera generación, mientras que las partículas más pesadas y menos estables pertenecen a la segunda y tercera generaciones. Toda la materia estable en el universo está hecho de partículas que pertenecen a la primera generación; las partículas más pesadas se desintegran rápidamente al siguiente nivel más estable. Los seis quarks están emparejados en las tres generaciones - el "quark up" y el "quark abajo" formar la primera generación, seguido por el "quark encanto" y "quark extraño", entonces el "quark arriba" y "abajo (o belleza) quark ". Los quarks también vienen en tres "colores" diferentes y sólo se mezclan en tales formas como para formar objetos incoloros. Los seis leptones están dispuestos de manera similar en tres generaciones - el "electrón" y el "neutrino electrónico", el "muón" y el "neutrinos muón", y el "tau" y el "neutrino tau". El electrón, el muón y el tau todos tienen una carga eléctrica y una masa considerable, mientras que los neutrinos son eléctricamente neutros y tienen una masa muy pequeña.
Se trabajará sobre diferentes rangos y tienen diferentes puntos fuertes. La gravedad es la más débil pero tiene una gama infinita. La fuerza electromagnética también tiene rango infinito pero es muchas veces más fuerte que la gravedad. Las fuerzas débiles y fuertes son eficaces sólo durante un alcance muy corto y dominan sólo en el nivel de partículas subatómicas. A pesar de su nombre, la fuerza débil es mucho más fuerte que la gravedad, pero de hecho es el más débil de los otros tres. La fuerza fuerte, como su nombre indica, es la más fuerte de las cuatro interacciones fundamentales. Tres de las fuerzas fundamentales son el resultado de los intercambios de partículas portadoras de fuerza, que pertenecen a un grupo más amplio denominado "bosones". Las partículas de materia transfieren cantidades discretas de energía mediante el intercambio de bosones entre sí. Cada fuerza fundamental tiene su propio Higgs correspondiente - la fuerza fuerte es llevado por el "gluones", la fuerza electromagnética es llevado por el "fotones", y los "bosones W y Z" son responsables de la fuerza débil. Aunque todavía no se encuentra, el "gravitón" debe ser la que corresponde partículas portadoras de fuerza de la gravedad. El modelo estándar incluye las fuerzas electromagnéticas, fuertes y débiles y todas sus partículas portadoras, y explica también cómo estas fuerzas actúan sobre todas las partículas de materia. Sin embargo, la fuerza más familiar en nuestra vida cotidiana, la gravedad, no es parte del modelo estándar, como la gravedad de ajuste cómodamente en este marco ha demostrado ser un reto difícil. La teoría cuántica se utiliza para describir el micro mundo, y la teoría de la relatividad general usado para describir el mundo macro, son difíciles de encajar en un marco único. Nadie ha logrado hacer compatibles los dos matemáticamente en el contexto del Modelo Estándar. Pero por suerte para la física de partículas, cuando se trata de la escala minúscula de partículas, el efecto de la gravedad es tan débil como para ser insignificante. Sólo cuando la materia es a granel, en la escala del cuerpo humano o de los planetas, por ejemplo, hace el efecto de la gravedad dominan. Por lo que el modelo estándar todavía funciona bien a pesar de su exclusión reacios de una de las fuerzas fundamentales.
... No es el momento para que los físicos llaman un día por el momento. A pesar de que el modelo estándar es actualmente la mejor descripción no es del mundo subatómico, no explica el cuadro completo. La teoría incorpora sólo tres de las cuatro fuerzas fundamentales, omitiendo la gravedad. También hay cuestiones importantes que no responde, tales como "¿Qué es la materia oscura?", O "¿Qué pasó con la antimateria después del big bang?", "¿Por qué hay tres generaciones de quarks y leptones con una masa tan diferente escala? "y más. Por último, pero no menos importante es una partícula llamada
bosón de Higgs, un componente esencial del modelo estándar. El 4 de julio de 2012, los experimentos ATLAS y CMS en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN (LHC) anunciaron que tenían el uno al observado una nueva partícula en la región de masa alrededor de 126 GeV. Esta partícula es consistente con el bosón de Higgs, pero tomará más trabajo para determinar si es o no es el bosón de Higgs predicho por el modelo estándar. El bosón de Higgs, tal como se propone en el modelo estándar, es la manifestación más simple del mecanismo Brout-Englert-Higgs. Otros tipos de bosones de Higgs se predicen por otras teorías que van más allá del Modelo Estándar.
El 8 de octubre de 2013, el Premio Nobel de Física fue otorgado conjuntamente con François Englert y Peter Higgs "para el descubrimiento teórico de un mecanismo que contribuye a nuestra comprensión del origen de la masa de las partículas subatómicas, y que recientemente se confirmó mediante el descubrimiento de la predicho partícula fundamental, por los experimentos ATLAS y CMS en el LHC del CERN ". Así que, aunque el Modelo Estándar describe con precisión los fenómenos dentro de su dominio, todavía es incompleta. Tal vez es sólo una parte de un panorama más amplio que incluye física nueva profundidad en el mundo subatómico o en los rincones oscuros del universo. La nueva información a partir de experimentos en el LHC nos ayudará a encontrar más de estas piezas que faltan.