Standard Modellen
Højenergifysik er studiet af de grundlæggende byggesten af stof og vekselvirkningerne imellem dem. Den teori der for tiden på elegant vis sammenfatter forståelsen i feltet, Standard Modellen (SM), beskriver vekselvirkninger mellem de fundamentale bestanddele af stof, grupperet i tre generationer af kvarker og leptoner, som vist i figuren nedenfor, og deres antipartikler.
De elektromagnetiske, svage og stærke kræfter formidles gennem udveksling af bosoner og opstår ud af fundamentale symmetrier, som er relaterede til bevarelseslove. Den elektromagnetiske kraft, med uendelig rækkevidde formidles af fotonen. Den kortrækkende stærke kraft mellem kvarker bæres af masseløse, farvede gluoner og farveladning er bevaret.
Ved høje energier kan de elektromagnetiske og de svage kræfter beskrives ved en forenet kraft. De tunge W og Z bosoner modsvarer den korte rækkevidde af den svage kraft. Den svage ladning, som er skjult for os, er i modsætning til den elektriske ladning, ikke bevaret.
Den kendsgerning, at partiklernes masser er meget små, gør at tyngdekraften kan negligeres i sammenligning med de tre andre kræfter.
Leptoner er frie partikler. De kan være ladede (e-, μ-, τ-), så de påvirkes af både elektromagnetiske og svage kræfter, eller neutrale (neutrinoer: νe, νμ, ντ), så de kun påvirkes af den svage kraft.Kvarker er partikler, der påvirkes af alle tre slags kræfter. Der findes ingen frie kvarker i naturen: Man observerer kun kvarkerne sat sammen i partikler kaldet hadroner. Blandt dem er protonen og neutronen de bedst kendte.
Hvis man introducerer partikelmasser i teorien bryder det den elektrosvage symmetri og gør det umuligt at lave forudsigelser fra teorien. For at undgå dette bryder Higgs mekanismen spontant symmetrien ved at postulere at vacuum er fyldt med et nyt felt, som kun bærer svag ladning. Partikler, som bærer svag ladning (W og Z bosoner, kvarker og leptoner, samt Higgs partiklen, H, som hænger sammen med Higgs feltet) bremses af Higgs feltet og får masse. Higgs partiklens masse, mH, forudsiges ikke af Higgs mekanismen, men årtiers præcisionsmålinger har indsnævret mH til at være i omegnen af hundrede proton masser.
ATLAS og CMS eksperimenterne ved LHC har for nylig observeret en ny partikel, som er kompatibel med Higgs bosonen.
Selv om der stadig arbejdes på at fastslå egenskaberne ved den nye partikel, så har du mulighed for i Z-stien at søge efter og finde den Higgs-lignende partikel, præcis som forskerne gjorde for nylig!