standardní model částicové fyziky

Teorie popisující základní částice a interakce (kromě gravitace), které tvoří náš vesmír. Tento model zahrnuje kvarky, leptony a bosony, které zprostředkovávají základní interakce: elektromagnetickou, silnou a slabou. Standardní model byl vyvinut v průběhu 20. století a je jedním z nejúspěšnějších teoretických rámců fyziky.

Standardní model popisuje tři generace kvarků a leptonů:

• Kvarky: up (u), down (d), charm (c), strange (s), top (t), bottom (b)
• Leptony: elektron (e), mion (μ), tau (τ) a jejich neutrina (ν_e, ν_μ, ν_τ)

Tyto částice interagují prostřednictvím výměny nosičů sil, což jsou tzv. intermediální bosony:

• Gluony (g) pro silnou interakci, popsanou kvantovou chromodynamikou (QCD)
• Fotony (γ) pro elektromagnetickou interakci, popsanou kvantovou elektrodynamikou (QED)
• W a Z bosony pro slabou interakci

Higgsův mechanismus, klíčová součást Standardního modelu, zajišťuje, že některé částice (jako W a Z bosony) získávají hmotnost prostřednictvím interakce s Higgsovým polem. Tato interakce je popsána vztahem:

$$m_W = \frac{g v}{2}, \quad m_Z = \frac{\sqrt{g^2 + g'^2} \, v}{2},$$

kde g a g' jsou vazebné konstanty a v je vakuové očekávání Higgsova pole (přibližně 246 GeV).

Standardní model lze matematicky popsat pomocí Lagrangiánu, který shrnuje dynamiku všech částic a interakcí:

$$\mathcal{L} = \mathcal{L}_{\text{QED}} + \mathcal{L}_{\text{QCD}} + \mathcal{L}_{\text{slab}} + \mathcal{L}_{\text{Higgs}} + \mathcal{L}_{\text{Yukawa}},$$

kde jednotlivé členy popisují elektromagnetickou, silnou a slabou interakci, Higgsovo pole a Yukawovy interakce, které generují hmotnosti fermionů (kvarků a leptonů).

Přestože je Standardní model velmi úspěšný, nevysvětluje některé jevy, jako je gravitace, temná hmota nebo temná energie. Fyzici proto hledají rozšíření tohoto modelu, jako je supersymetrie nebo teorie strun, které by poskytly komplexnější popis vesmíru.