Фундаментални частици и взаимодействия

В природата съществува материя, която си взаимодейства по милиони различни начини. Физиците са успяли да сведат материята и взаимодействията до няколко основни вида, с които се обясняват всички останали. И материята, и взаимодействията се представят като квантови обекти, които имат дуална природа — хем са частици с маса, хем са вълни — фундаментални частици, за които не е известно да са съставени от други частици.

Материя

Материята е изградена от частици, които се свеждат до елементарни частици — фермиони. Фермионите се делят на кварки и лептони.

Кварките са шест:

• горен (up),
• долен (down),
• очарован (charm),
• странен (strange),
• b-кварк (bottom) и
• t-кварк (top).

Лептоните са също шест:

• електрон,
• мюон,
• таон,
• електронно неутрино,
• мюонно неутрино и
• таонно неутрино.

Гореизброените частици образуват три семейства и всичко, познато ни в природата, е комбинация от тези частици (или античастиците им).

Взаимодействия

Взаимодействията са четири и характеризират всички възможни сили, които крепят Вселената. За всяко взаимодействие се смята, че отговаря частица — бозон.

• гравитационно взаимодействие: отговаря за взаимното привличане, а предполагаемата (неоткрита все още) частица се нарича гравитон,
• електромагнитно взаимодействие: отговаря за електромагнитните сили, частицата му е фотон,
• силно взаимодействие: отговаря за привличането между кварките и между протони и неутрони в ядрата на атомите, частицата му е глуон,
• слабо взаимодействие: отговаря за радиоактивния разпад, частиците му са междинни векторни бозони.

Има и други бозони, някои от които не са елементарни частици, а други играят важна роля в Стандартния модел (теория, обединяваща три от четирите взаимодействия между елементарните частици) — като Higgs бозона, който теоретично е предсказан и физиците се надяват да бъде засечен с новия LHC ускорител на CERN.