Modelul standard al fizicii particulelor este cea mai bună aproximare a fizicii la o teorie completă a realității. Descrie zeci de particule și interacțiunile dintre ele, care se încadrează în trei categorii; forța nucleară puternică, forța nucleară slabă și electromagnetismul. Particulele se încadrează în două clase: bosoni sau ferimoni.
Fermionii includ protonul și neutronul familiar (ambele sunt compuse din quarci, neutrini și gluoni) și electronul, care este fundamental.
Bosonii mediază interacțiunile dintre fermioni.
Principala diferență dintre bozoni și fermioni este că bosonii pot împărtăși aceeași stare cuantică, în timp ce fermionii nu pot. Modelul standard este utilizat în mod obișnuit pentru a prezice rezultatele interacțiunilor dintre particule la multe cifre semnificative de precizie. Nu este complet complet, dar este cea mai bună teorie de la începuturile sale între 1970 și 1973.
Fermionii constau din 6 soiuri de quarci și 6 soiuri de leptoni. Aproape toată materia pe care o observăm în jurul nostru constă din 2 tipuri de quarci, quarcul „sus” și quarcul „jos”, și 1 varietate de lepton, electronul. Aceste trei particule sunt suficiente pentru a alcătui toți atomii din Tabelul Periodic și moleculele pe care le creează atunci când sunt legate între ele. Restul de 4 quarci și 5 leptoni sunt versiuni mai masive care altfel se comportă la fel ca verii lor mai puțin masivi. Ele pot fi create în experimente de fizică de înaltă energie pentru perioade de fracțiune de secundă. Fiecare lepton are un neutrin (particulă purtătoare de energie de masă extrem de mică și viteză mare) care îi corespunde. Toate aceste particule au, de asemenea, versiuni de antimaterie, care se comportă în același mod, dar se anihilează la contactul cu non-antimaterie, transformând masa ambelor particule în energie pură.
Bosonii vin în 4 soiuri, care mediază cele trei forțe fundamentale menționate mai devreme. Cel mai cunoscut boson este fotonul, care mediază electromagnetismul. Acesta este responsabil pentru toate fenomenele din jurul electricității, magnetismului și luminii. Alți bosoni includ bosonii W și Z, care mediază forța nucleară slabă; și gluoni, care mediază forța nucleară puternică care leagă quarcii împreună în particule mai mari, cum ar fi neutronii și protonii. În acest fel, Modelul Standard explică sau unește 3 din cele 4 forțe fundamentale din natură; forța remarcabilă fiind gravitația.
Bosonul Higgs este un boson a cărui existență este prezisă de Modelul Standard, dar nu a fost încă observată. Ar fi responsabil pentru mecanismul prin care toate particulele capătă masă. Un alt boson ipotetic este gravitonul, care ar media interacțiunile gravitaționale.
Gravitația nu este inclusă în Modelul Standard deoarece ne lipsește o descriere teoretică sau indicii experimentale ale bosonilor care mediază interacțiunile gravitaționale. Cu toate acestea, teoria modernă a corzilor a introdus posibilități interesante de explorare ulterioară a modalităților posibile de a expune gravitonul ipotetic. Dacă într-o zi reușește, se poate dovedi să înlocuiască Modelul Standard prin unirea tuturor celor 4 forțe fundamentale, devenind astfel evaziva „Teoria Totului”.