Welche Theorien stecken im Standardmodell der Teilchenphysik?

Teilchen: Wellen in Quantenfeldern

„Standardmodell der Teilchenphysik“ heißt jene Ansammlung von Ideen und Theorien, die sich bereit seit Jahren in der Teilchenphysiker-Gemeinde größter Anerkennung erfreut. Nach dem Standardmodell der Teilchenphysik gibt es Materieteilchen, die über Kräfteteilchen miteinander in Wechselwirkung stehen.

Wie diese Wechselwirkungen vonstatten gehen, wird dabei durch zwei Theorien beschrieben: Da ist auf der einen Seite die Quantenchromodynamik (QCD). Sie ist für die starke Kraft zuständig. Auf der anderen Seite findet man die Vereinigung von elektromagnetischer und schwacher Kraft zur elektroschwachen Kraft. Diese Vereinigung wird mathematisch in der so genannten Quantenflavordynamik (QFD) formuliert.

Sowohl die Quantenchromodynamik als auch die Quantenflavordynamik sind so genannte Quantenfeldtheorien. Dieser Theorietyp ergibt sich automatisch, wenn man die spezielle Relativitätstheorie mit der Quantentheorie verbindet. Während die spezielle Relativitätstheorie Vorgänge bei sehr hohen Energien und Geschwindigkeiten beschreibt, gilt die Quantentheorie insbesondere für winzige Objekte - wie es Elementarteilchen nun mal sind. In relativistischen Quantenfeldtheorien werden beide Denkmuster gekoppelt, um sinnvolle Aussagen über kleinste Teilchen bei hohen Energien zu machen. Aus diesen Theorien folgt dann etwa die Existenz von Antimaterie.