Model Standar fisika partikel adalah pendekatan terbaik fisika untuk teori realitas yang lengkap. Ini menggambarkan lusinan partikel dan interaksi di antara mereka, yang terbagi dalam tiga kategori; gaya nuklir kuat, gaya nuklir lemah, dan elektromagnetisme. Partikel masuk ke dalam dua kelas: boson atau ferimon.
Fermion termasuk proton dan neutron yang sudah dikenal (keduanya terdiri dari quark, neutrino, dan gluon), dan elektron, yang bersifat fundamental.
Boson memediasi interaksi antara fermion.
Perbedaan utama antara boson dan fermion adalah bahwa boson dapat berbagi keadaan kuantum yang sama, sedangkan fermion tidak. Model Standar secara rutin digunakan untuk memprediksi hasil interaksi antara partikel ke banyak angka akurasi yang signifikan. Ini tidak sepenuhnya lengkap, tetapi merupakan teori terbaik sejak dimulai antara tahun 1970 dan 1973.
Fermion terdiri dari 6 varietas quark dan 6 varietas lepton. Hampir semua materi yang kita amati di sekitar kita terdiri dari 2 jenis quark, quark “atas” dan quark “turun”, dan 1 jenis lepton, elektron. Ketiga partikel ini cukup untuk membentuk semua atom dalam Tabel Periodik, dan molekul yang mereka buat ketika terikat satu sama lain. 4 quark dan 5 lepton yang tersisa adalah versi yang lebih masif yang berperilaku sama dengan sepupunya yang kurang masif. Mereka dapat dibuat dalam eksperimen fisika energi tinggi untuk periode sepersekian detik. Setiap lepton memiliki neutrino (partikel pembawa energi dengan massa sangat rendah dan kecepatan tinggi) yang sesuai dengannya. Semua partikel ini juga memiliki versi antimateri, yang berperilaku dengan cara yang sama, tetapi musnah saat kontak dengan non-antimateri, mengubah massa kedua partikel menjadi energi murni.
Boson datang dalam 4 varietas, yang menengahi tiga kekuatan fundamental yang disebutkan sebelumnya. Boson yang paling dikenal adalah foton, yang memediasi elektromagnetisme. Ini bertanggung jawab atas semua fenomena di sekitar listrik, magnet, dan cahaya. Boson lain termasuk boson W dan Z, yang menengahi gaya nuklir lemah; dan gluon, yang memediasi gaya nuklir kuat yang mengikat quark menjadi partikel yang lebih besar seperti neutron dan proton. Dengan cara ini Model Standar menjelaskan atau menyatukan 3 dari 4 gaya fundamental di alam; kekuatan luar biasa adalah gravitasi.
Higgs boson adalah boson yang keberadaannya diprediksi oleh Model Standar tetapi belum diamati. Ini akan bertanggung jawab atas mekanisme di mana semua partikel memperoleh massa. Boson hipotetis lainnya adalah graviton, yang akan memediasi interaksi gravitasi.
Gravitasi tidak termasuk dalam Model Standar karena kita kekurangan deskripsi teoritis atau petunjuk eksperimental dari boson yang memediasi interaksi gravitasi. Namun, teori string modern telah memperkenalkan kemungkinan menarik untuk eksplorasi lebih lanjut ke dalam cara yang mungkin untuk mengekspos graviton hipotetis. Jika suatu hari berhasil, itu mungkin menggantikan Model Standar dengan menyatukan semua 4 kekuatan fundamental, sehingga menjadi “Teori Segalanya” yang sulit dipahami.