الالنموذج القياسي لفيزياء الجسيماتيصف جميع الجسيمات الأولية المعروفة وثلاث من القوى الأربع المعروفة التي تحدد كيفية تفاعلها مع بعضها البعض: القوة الكهرومغناطيسية، و”التفاعلات الضعيفة”، و”التفاعلات القوية”. التفاعلات القوية هي ما يربط بعض الجسيمات الأولية معًا، مثل البروتونات والنيوترونات التي تشكل مركز الذرة. تسمى التفاعلات الضعيفة “ضعيفة” لأنها تعمل على مسافات أصغر بكثير من التفاعلات القوية – أقل من قطر بروتون واحد.
ربما سمعت أن الضوء يتصرف كموجة، والإلكترونات تعمل كالجسيمات. في الفيزياء، عندما يتصرف شيء ما كموجة، فإنه يتصرف كبحيرة – له تموجات ترتفع وتنخفض بطريقة منتظمة وهو شيء كبير. عندما تتصرف الأشياء مثل الجسيمات، فهي أشبه بكومة من الصخور الصغيرة جدًا.
يمكنك عد الصخور ومعرفة عددها بالضبط. لفترة طويلة، اعتقد العلماء أن الأشياء تتصرف إما كموجات أو جسيمات، لكن هذا ليس صحيحًا، فانظر داخل الذرة وستجد الأشياء تتصرف مثل كليهما. وهذا ما يسمى ازدواجية الموجة والجسيم، وقد تم تطوير النموذج القياسي جزئيًا لتفسير ذلك.
كيف يمكن لشيء ما أن يكون بمثابة كائن فريد وموجة؟ من الأفضل وصف الجسيمات دون الذرية باستخدام الرياضيات الغامضة. لا نعرف بالضبطحيث يوجد الإلكترون– ولكننا نعرف احتمالات وجوده عند نقطة معينة في منطقة عامة محاطة بالحدود. يتم وصف هذه الاحتمالات بمعادلة تسمى الدالة الموجية.
عندما نقيس السلوك الذي يبدو وكأنه كائن منفصل، فإننا نركز على الحدود. عندما نقيس السلوك الذي يشبه الموجة، فإننا نركز على الاحتمالية.
وفي عام 2012، اكتشف العلماءجسيم هيغز بوزون، وهو جسيم غير مستقر للغاية أعطى كتلة لجميع الجسيمات ذات الكتلة بعد الانفجار الكبير مباشرة. وكان هذا الاكتشاف بمثابة التحقق المهم من صحة النموذج القياسي، الذي تنبأ بوجود الجسيم.
ومع ذلك، فإن النموذج القياسي به بعض الثغرات. المشكلة الأكثر وضوحًا هي الجاذبية، والتي لم يجدها الفيزيائيونطريقة لدمج الجاذبيةفي النموذج القياسي. إنها لا تزال أفضل أداة لدينا لوصف سلوك الجسيمات دون الذرية، فهي دقيقة للغاية، باستثناء الجاذبية.
