Standart Model

Standart Model'de üç temel kuvvet yer almasına rağmen esasında dört temel kuvvet vardır. Dördüncü kuvvet olan kütleçekim kuvveti atomaltı dünyasında diğer kuvvetlere oranla çok çok zayıf olduğu için parçacık fiziğinde pek yer almaz.
Standart Model'de 12 temel 1/2spinli parçacık vardır: 6 kuark türü (yukarı, aşağı, üst, alt, tılsım, garip) ve 6 tür lepton (tau, muon, elektron, tau-nötrinosu, elektron nötrinosu, muon nötrinosu). Bu parçacıkların hepis fermiyon* olduğundan dolayı hepsinin karşıt-parçacığı da vardır.
Bu parçacıklar uygun yükü taşıdıklarında belli etkileşimlere girerler. 12 parçacıktan ilk altı tanesi(kuarklar) uygun yüke sahip olduklarından, fizikçiler renk yükü diye tabir eder, güçlü kuvvetle etkileşirler. Kuarkların renk yükü üç çeşittir: Kırmızı, Mavi ve Yeşil. Fakat bu renk yüklerinin bildiğimiz renklerle hiç bir alakası yoktur. (Tıpkı gerçek renklerde olduğu gibi bu üç yükün bir araya gelmesi de "beyazı" renk-yüksüz güçlü kuvvete hassas olmayan şeyi oluşturur.) Bütün kuarklar bir de elektrik yükü taşırlar, bu yüzden elektromanyetik kuvvetle de etkileşirler: yukarı türden kuarklar (yukarı, tılsım ve üst) +2/3 elektrik yüküne sahipken aşağı türden kuaklar(aşağı, alt, garip) -1/3 elektrik yüküne sahiptirler. Böylece iki yukarı bir aşağı kuark birleşip +1 yüklü protonu oluştururken, iki aşağı bir yukarı kuark birleşip yüksüz nötronu oluştururlar.
Dİğer altı parçacık(leptonlar) renk yüküne sahip değiller bu yüzden güçlü kuvvetle etkileşmezler. Yüklü leptonlar-elektron, müon ve tau) -1 elektrik yüküne sahip olduklarınden elektromanyetik olarak etkileşirler. Öte yandan nötrinolar elektrik yüküne sahip değildirler bu yüzden ne güçlü kuvvetle ne de elektromanyetik kuvvetle etkileşirler. Hemen hemen hiç bir şeyle etkileşmediklerinden dolayı bu maddeleri saptamak oldukça zor olmuştur. Her gün Güneş'ten gelen bir çok nötrino Dünya'nın içinden geçip gitmektedirler. Her saniye vücudumuzdan 50 Trilyon kadar nötrino geçip gitmektedir. Kütlelerinin hemen hemen hiç olmamasından dolayı ışık hızında hareket eden bu parçacıklar hiç etkileşmeden 22 ışık yılı maddenin içinden geçebilmektedirler.
Bir parçacık belirli bir kuvvetle etkileştiğini söylediğimiz zaman onun yük-taşıyıcıları olarak da bilinen spin-1 parçacıkları değiş tokuş ettiğinden söz ediyoruz. Elektron ve pozitron** birbirleriyle etkileşirken foton yani elektromanyetik kuvvetin taşıyıcısnı değiş-tokuş ederler. Protonun içindeki üç kuark birbirleriyle etkileşirken gulyon (gluon) denen güçlü kuvvet taşıyıcılarını değiş tokuş ederler. Buna gulyon (glue+on) denmesinin sebebi İngilizce'deki glue(yapıştırıcı) tabirinden dolayıdır. Çok güçlü bir etkileşim olduğu için kuarklar adeta birbirleriyle yapışmış durumdadırlar.
Nükleer beta bozunumu bir kuarkın zayıf kuvvettaşıyıcısı W-bozonu yaymasıyla oluşur. Daha sonra W-bozonu bir elektron ve bir karşıt-nötrino üretir.
Elektromanyetik kuvvetin taşıyıcısı foton olarak bilinir. Foton 1 spinli kütlesiz bir parçacıktır. Fotonun kütlesiz olması elektromanyetik kuvvetin geniş alanlı olmasını sağlar. Birden fazla foton elektromanyetik dalga üretirler. Bu yüzden elektromanyetik ışınımı (radyo dalgaları, ışık, x-ışını vs.) fotonlar olarak düşünebiliriz.
* fermiyon: Spini yarım olan parçacık ailesine verilen addır. Spini tam olan parçacıklara ise bozon adı verilir. Fermiyon ismi İtalyan fizikçi(daha sonra Amerikan) Enrico Fermi'ye hitaben verilmiştir. Bozon ismi ise Hint fizikçi Satyendra Bose'a hitaben verilmiştir. Bozon olaak tabir edilen parçacıklar kuvvet taşınımından sorumludurlar.
**pozitron: Elektronun karşıt parçacığıdır. Bulunan ilk karşıt parçacık olarak bilinen pozitron ilk olarak Dirac'In matematiksel hesaplarında ortaya çıkmıştır. Hesaplarda pozitif yüklü bir parçacık çıkıyordu fakat bu parçacığın proton olamayacağı hesaplardaki muazzam kütle farkından dolayı anlaşılıyordu. Daha sonra bu parçacık 1932'de deneysel olarak saptandı ve karşıt madde bir anda popüler oldu. Tıpkı elektronun olduğu gibi protonun nötronunda karşıt maddeleri bulundu. Karşıt madde diğer maddenin tam tersi özelliklere sahip. elektron - yüke sahipken karşıt parçacığı pozitron + yüke sahip. Peki o halde nötronun nasıl bir karşıt parçacığı olabilir? Nötron yüksüz bir parçacık. Sorunun cevabı karşıt parçacığın, parçacıktan farklı oluşunun sadece elektrik yüküne değil diğer değerlere (spin, acayiplik, parite vs.) de bağlı olması. Bir parçacık ve karşıt parçacık birbirleriyle karşılaştığında birbirlerini yok edip gama ışını(yüksek enerjili foton) salabilecekleri gibi iki yüksek enerjili foton bir araya gelip de bir parçacık ve karşıt parçacık oluşturabilir. Toplamda kütle sıfırdır. Evrenin oluşumu da buna bağlanmaktadır. İlk başta hiç bir şey yokken büyük patlamanın ardından parçacıklar ve karşıt parçacıklar oluştu. Fakat günümüzde her yerde madde varken karşıt maddeye neredeyse hiç rastlamamaktayız. Karşıt maddenin yokluğu hala tam açıklanamamakta olup bir kısım bilim adamı karşıt maddenin evrenin uç kısımlarına itilmiş olabileceğini söylemektedirler.