Modelu estándar de la física de partícules

El modelu estándar de la física de partícules ye una teoría relativista de campos cuánticos desenvuelta ente 1970 y 1973  basada nes idees de la unificación y simetríes que describe la estructura fundamental de la materia y el vacíu considerando les partícules elementales como entes irreducibles que la so cinemática ta rexida poles cuatro interaiciones fundamentales conocíes. La pallabra "modelu" nel nome vien del periodu de los 70 cuando nun había abonda evidencia esperimental que confirmara'l modelu. Hasta la fecha, casi toes les pruebes esperimentales de los trés fuercies descrites pol modelu estándar tán acordies coles sos predicciones. Sicasí, el modelu estándar nun algamar a ser una teoría completa de les interaiciones fundamentales por cuenta de delles cuestiones ensin resolver.

 Introducción 
A principios del sieglu XXI, el problema d'amenorgar les lleis que gobiernen el comportamientu y la interaición de toles interaiciones fundamentales de la materia siguía siendo un problema non resueltu. El trabayu teóricu mientres el sieglu XX, llevó a una teoría qu'amenorgaba a un esquema común l'electromagnetismu y la fuercia débil, y teníase un modelu fayadizu de la fuercia fuerte. Sicasí, a pesar de diverses propuestes prometedores esistíen tres teoríes distintes pa esplicar les distintes interaiciones fundamentales, a saber:
 Teoría electrodébil
 La teoría o modelu electrodébil unifica la interaición electromagnética cola materia, la electrodinámica cuántica, cola fuercia nuclear débil, que fueron formulaes en principiu de forma independiente. 
 La electrodinámica cuántica aniciar en 1927 nun apéndiz d'un artículu de Born, Heisenberg y Jordan sobre mecánica matricial na qu'esti postreru quantiza el campu electromagnéticu llibre. Foi subsiguientemente desenvueltu por Dirac, Jordan, Pauli, Heisenberg y otros y remató antes de 1950 nun trabayu de Tomonaga, Schwinger, Feynman y Dyson. El cálculu del desplazamientu Lamb y el valor exactu de la razón giromagnética del electrón son les predicciones destacables de la electrodinámica cuántica. La teoría de la fuercia nuclear débil empezó en 1932 cola teoría de Fermi pa la desintegración beta. Les meyores de la teoría pa los nucleones fueron feches na teoría V-A que tien en cuenta la violación de paridá. Sicasí los cálculos teóricos d'electrodinámica cuántica pal modelu de Fermi conducíen a infinitos.
 El problema superar ente 1961 y 1968 por Glashow, Weinberg, Salam y otros unificando les teoríes electromagnéticu y nuclear débil. 
 Cromodinámica cuántica 
La fuercia nuclear fuerte queda esplicada como interaiciones fuertes ente quarks na cromodinámica cuántica, formulada por Fritzsch, Gell-Man, Leutwyler, y depués por t'Hooft y otros. Esta teoría supón trés "cargues fuertes" como fonte de les fuercies.
 Teoría xeneral de la relatividá 
Desenvuelta orixinalmente por Einstein, ye la culminación de la mecánica clásica quedando enmarcáu nuna mesma teoría la gravitación y la mecánica.
Frente a esti panorama, el Modelu Estándar arrexunta, pero nun unifica, les dos primeres teoríes –el modelu electrodébil y la cromodinámica cuántica– lo qu'apurre una teoría internamente consistente que describe les interaiciones ente toles partícules reparaes esperimentalmente.

 Precedentes 
Como antecedentes del modelu estándar pueden citase a la teoría de campos y la teoría atómica. 

La teoría atómica supón que la materia ta constituyida por entes indivisibles. Los descubrimientos de J. J. Thomson sobre'l electrón y de Y. Rutherford sobre'l nucleu atómicu dieron un meyor entendimientu de la estructura interna del átomu dando llugar a la física electrónica y la física nuclear respeutivamente. 

 Teoría de campo 

La primera, empecipiada por M. Faraday, ye la meyor esplicación a l'aición a distancia. Nun entendimientu clásicu de la naturaleza hai tres fenómenos que presenten una aición a distancia: lletricidá, magnetismu y gravedá. Les primeres dos consideráronse fuercies independientes hasta qu'H. C. Ørsted afayó que la corriente llétrica y el magnetismu taben rellacionaos. J. C. Maxwell describi matemáticamente la rellación mutua ente los campos llétricu y magnéticu dando un marcu teóricu completu pa la teoría electromagnética. Finalmente A. Einstein unificó dambos campos motiváu pola aparente asimetría al aplicar les ecuaciones de Maxwell a cuerpos en movimientu. Un esfuerciu posterior llevar a xeneralizar esta teoría pa cuerpos aceleraos y el campu gravitatorio na teoría xeneral de la Relatividá.

Na teoría clásica de campos modélase l'aición a distancia ente cuerpos puntuales por aciu un campu continuu que toma, tresporta y dexa enerxía de y a los cuerpos. Anguaño en física de partícules, la dinámica de la materia y de la enerxía na naturaleza entiéndese meyor en términos de cinemática ya interaiciones de partícules fundamentales. Téunicamente, la teoría cuántica de campos apurre'l marcu matemáticu pal modelu estándar. El modelu estándar describe cada tipu de partícula en términos d'un campu matemático. Sicasí, esti marcu nun fai una distinción esencial ente campu y partícula: dambos pueden ser descritos por una función continua nel espaciu o bien como partícules puntuales. Nengunu de los anteriores ufierta una esplicación satisfactoria. Pa una descripción téunica de los campos y de les sos interaiciones, ver la Teoría cuántica de campos.
Simetría de la función d'ondaEstadísticaCuánto del campu !Tipu de campu !SpinExemplosInterpretaciónBose-EinsteinBosónBosónicoCampu esguilar,
campu "gauge"Les partícules del campu pueden compartir el mesmu estáu d'enerxía y formar un entestaos. En mesmu volume pueden esistir arbitrariamente munchos bosones. Dota a la materia de la so masa.Fermi-DiracFermiónFermiónicoSemienteroCampu espinoral: Fermión de Dirac, fermión de Majorana, fermión de WeylNun mesmu volume pueden esistir una llindada cantidá de partícules del campu, obedeciendo al principiu d'esclusión de Pauli. Dota a la materia de volume y impenetrabilidad. 

 Física electrónica 
La teoría cuántica del electrón escurrida Paul Dirac describe al electrón a velocidaes relativistes. D'ésta esprende la idea del spin en forma natural como parte de la solución a la formulación relativista d'ecuación de Schrödinger.  Esti esfuerciu entepasó les mires, non yá esplicando l'espectru de ciertos átomos sinón la predicción depués confirmada d'electrones con carga positiva: los positrones. Sicasí, estes ecuaciones describen al electrón como un únicu electrón o un gas ideal d'electrones, y tamién que'l campu llétricu del electrón ye despreciable con respectu al que ta somorguiáu. La investigación teórica sobre la interaición del electrón col campu electromagnéticu y ente electrones da llugar a la electrodinámica cuántica. Esta postrera considerar por demás esitosa pol grau de precisión de les sos predicciones.

Los métodos y conceutos utilizaos na electrodinámica cuántica dieron llugar a la teoría cuántica de campos y sentó les bases sobre la que se sofita'l modelu estándar.

 Aspeutos clave 

 Simetríes 
Les simetríes son invarianzas ante transformación. El teorema de Noether establez una correspondencia ente una simetría y una llei de caltenimientu, ye dicir establez una razón fundamental pola cual reparar el caltenimientu de ciertes magnitúes.
Transformación espacio-temporalMagnitú caltenidaTraslación espacialMomentu llinialRotaciónMomento angularTraslación temporalEnerxía

 Simetríes Discretes 
Wolfgang Pauli y Julian Schwinger independientemente, demostraron que la invariancia so los tresformamientos de Lorentz, implica una invariancia CPT. Esto ye, los campos cuánticos relativistes son invariantes ante'l cambéu de partícula pola so antipartícula y viceversa (Simetría C), invariantes ante la inversión especular (Simetría P) y invariantes ante la inversión temporal (Simetría T).
Tresformamientu de ParidáLeptones levógirosLeptones dextrógirosConxugación de cargaAntimateria

Sicasí, verificóse esperimentalmente que la interaición nuclear débil viola la simetría P: pórtase distintu a la so imaxe especular. Esto supunxo qu'otra simetría ye violada pa restaurar la simetría CPT. D'esta manera la simetría CP y la simetría T supunxéronse fundamentales. Esperimentos sobre'l kaón demostraron que'l sector quark viola la simetría CP, consecuentemente la simetría T, anque esta postrera nun pudo ser verificada esperimentalmente por cuenta de la so dificultá.

 Simetríes Internes 

Les simetríes internes tienen un rol importante nel modelu estándar yá qu'elles esprende la caltenimientu de carga y define inequívocamente la interaición ente partícules.
+SimetríesTipu !Consecuencieshttps://webhome.weizmann.ac.il/home/yotams/notes/GNB-master.pdfGlobal y exactuCampos 
esguilares ensin masa Local y exactaInteraiciones. Bosones mediadores ensin masa.Interaiciones. 
Bosones mediadores masivos.
La intensidá de la interaición queda determinada pol acoplamientu del fermión al campu gauge. Esti acoplamientu coincide cola carga llétrica na electrodinámica cuántica y por estensión se les cargues de los fermiones cargaos. Debíu al teorema de Noether a la simetría introducida correspuénde-y una caltenimientu de carga. La ecuación de Yang-Mills xeneraliza la electrodinámica cuántica introduciendo nueves simetríes gauge. Estes simetríes introducen un nuevu bosón, que media la fuercia correspondiente.
Tresformamientu gaugeCaltenimientu !InteraiciónBosónO(1)Carga llétricaElectromagnéticaFotónEL SOL(2)×OY(1)Hipercarga débil y Isospín débil ElectrodébilW1,W2,W3,BEL SO(3)Carga de colorNuclear fuerteGluón

 Rotura bonal de simetría 
Magar el modelu ye perfectamente simétricu, la evidencia esperimental demuestra que la realidá nun ye asina, principalmente porque la inclusión de masa nel modelu ruempe estes simetríes, pero esiste la evidencia empírica que demuestra que les partícules son masives. Esto punxo n'evidencia una rotura bonal de simetría pal modelu electrodébil.

 Organización del modelu 
Pa facilitar la descripción, los términos del lagrangiano del modelu estándar pueden arrexuntase como s'indica na tabla:
BosonesFermionesSector GaugeSector HiggsSector LeptónSector QuarkCinemática de los fermionesTérminos de masaAcoplamientu Yukawa col bosón de HiggsSector electrodébilInteraición electrodébilCromodinámica cuánticaCampu gluónInteraición fuerteSector Higgs
El modelu estándar inclúi tres campos bosónicos B, W y G correspondientes a les simetríes O(1), LA SO(2) y LA SO(3) respeutivamente. Adicionalmente un bosón  agregu pa caltener la simetría nel sector electrodébil. Depués de la rotura bonal de simetría electrodébil los bosones B y W entemécense resultando nel campu electromagnéticu y el bosón neutru de la interaición nuclear débil .

Los fermiones nel modelu estándar estremar en leptones y quarks acordies col so acoplamientu al campu color. Sicasí, nun esiste razón fundamental por que esto sía asina y formuláronse estensiones al modelu pa encarar esta particularidá. Los leptones son ,  y  y los quarks son , ,  y . El neutrín dextrógiro nun foi reparáu y puede ser por dos razones: o bien el neutrín dextrógiro ye bien masivu o bien el neutrín ye un fermión de Majorana y consecuentemente el antineutrino dextrógiro reparáu ye idénticu al neutrín dextrógiro. Los fermiones reales resulten de la composición de la componente levógira y la dextrógira. So la interaición electrodébil formen dobletes levógiros (subíndice L) o singletes dextrógiros (subíndice R). Implícitamente cada fermión tien un componente por xeneración. Los fermiones de Dirac tán compuestos por un fermión levógiro y otru dextrógiro.

 Partícules de materia 

Los fermiones cumplen el rol de partícules de materia yá que, por cuenta de la so estadística, nun pueden esistir dos d'estes partícules nel mesmu estáu cuánticu polo cual necesariamente formen estructures, como un átomu, una molécula o una estructura cristalina. El prototipu de los fermiones ye l'electrón, que la so descripción cuántica y relativista ta dada pola ecuación de Dirac. Sicasí la violación de les simetría C y P de la desintegración beta pon en dulda que'l neutrín respuenda a esta ecuación. Weyl y Ettore Majorana propunxeron dos tales ecuaciones pa describir al neutrín. 

 Fermiones de Dirac 
Denominar asina a la partícula rexida pola ecuación de Dirac. Magar esta ecuación foi de primeres postulada por P. M. Dirac pa describir al electrón a velocidaes relativistes, ye generalizable a otros fermiones como protones y neutrones y de xacíu quarks.

Anque la ecuación resulta en resultancies consistentes colos esperimentos, la solución almite infinitos niveles d'enerxía negativos que nun son reparaos: nengún electrón aparra infinitamente. La interpretación a esta aparente contradicción ye almitir la esistencia d'electrones cargaos positivamente. Hipótesis depués verificada esperimentalmente por C. D. Anderson. La violación de la simetría-C de la interaición nuclear débil riquió modificar la ecuación de dirac p'afaela a los resultaos esperimentales.

 Fermión de Majorana 

Ettore Majorana propunxo  un cambéu a la ecuación de Dirac pa incluyir explícitamente l'antipartícula y forzar una asimetría. D'esta manera un fermión de Majorana ye la so propia antipartícula. La hipótesis del neutrín como fermión de Majorana confirmaríase si repararen desintegraciones dobles beta ensin neutrinos.

 Organización de los fermiones elementales 
Los fermiones elementales puede estremar en dos grandes categoríes d'alcuerdu a cómo interaccionan ente sigo: leptones y quarks. A diferencia de los primeres los postreros nun se reparen en forma aisllaes sinón que interaccionan fuertemente quedando confinaos n'hadrones: mesones, bariones y los hipotéticos tetraquarks, pentaquarks y molécules hadrónicas. Les partícules de dambes categoríes interaccionan según el modelu electrodébil.
Los seis leptones y seis quarks puede arrexuntar en, hasta'l momentu, trés xeneraciones o families de dos partícules caúna. Cada xeneración difier solamente na masa, el restu de les propiedaes, cargues, son idéntiques ente xeneraciones, anque les investigaciones sobre'l momentu anómalu del muon podríen refutar esto. Hai que notar qu'esta división nun ye esplicada pol modelu estándar como tampoco si ye coincidencia qu'esistan la mesma cantidá de xeneraciones tantu pa quarks como para leptones. Leptones Quarks Families NomeSímboluNome-----
align="center" 1a electrón    up -----
align="center" down  d 2a muon    charm  c neutrín muónico  strange  s 3a tau   top  t neutrín tauónico  bottom  b Partícules de materia fundamental del Modelu Estándar

 Llista de fermiones del Modelu Estándar 
Esta tabla basar en parte de datos tomaos pol Grupu de Datos de Partícules (Quarks).

+Fermiones zurdos nel Modelu EstándarFamilia 1Fermión(levógiro)Símbolu !Carga<br
/>llétricaIsospindébilHipercargaCarga deColor Estes cargues non pueden sumase talo como pos son etiquetes usaes pa la representación de grupu de los grupos de Lie.Masa La masa realmente ye l'acoplamientu ente un fermión maniegu con otru fermión diestru. Por casu, la masa d'un electrón ye realmente l'acoplamientu ente un electrón maniegu con otru electrón diestru, que ye l'antipartícula d'un positrón maniegu. Los neutrinos amuesen grandes amiestos nel so acoplamientu de mases.Electrón511 keV/C²Positrón511 keV/C²Neutrín electrónicu< 2 eV/C²Up quark~ 3 MeV/C² Les mases de los bariones y los hadrones y delles seiciones eficaces son cantidaes midíes esperimentalmente. Como los quarks non pueden aisllase pol confinamientu QCD, la cantidá dada equí supónse la masa del quark na escala de renormalización de la escala QCD.Up antiquark~ 3 MeV/C² Down quark~ 6 MeV/C² Down antiquark~ 6 MeV/C²  Familia 2Fermión(levógiro)Símbolu !Carga<br
/>llétricaIsospindébilHipercargaCarga deColor Masa Muon106 MeV/C²Antimuón106 MeV/C²Neutrín muónico< 2 eV/C²Quark Charm~ 1.3 GeV/C²Antiquark Charm~ 1.3 GeV/C²Quark Strange~ 100 MeV/C²Antiquark Strange~ 100 MeV/C² Familia 3Fermión(levógiro)Símbolu !Carga<br
/>llétricaIsospindébilHipercargaCarga deColor Masa tau1.78 GeV/C²Anti-tau1.78 GeV/C²Neutrín tauónico< 2 eV/C²Top quark171 GeV/C²Top antiquark171 GeV/C²Bottom quark~ 4.2 GeV/C²Bottom antiquark~ 4.2 GeV/C²

Les cargues de les partícules elementales surden de resultes necesaria d'imponer simetríes "internes" o de "gauge" . 

Estes cargues facer susceptibles a les fuercies fundamentales  según lo descrito na seición siguiente.
 Los quarks vienen en trés "colores"C. Patrignani et al. (Particle Data Group), Chin. Phys. C, 40, 100001 (2016). "9. Quantum Chromodynamics" (llamaes por conveniencia colorada, verde o azul), que son usaes pa describir como interactúan col campu gluón.
 Los quarks tipu up (up, top o charm) tienen asignaes una carga llétrica de +2/3, y los tipu down (down, strange y bottom) tienen asignaes una carga llétrica de -1/3, dexando a dambos tipos participar n'interaiciones electromagnétiques. Debíu al confinamientu de quarks estes midíes son siempres indireutes, salvo la del quark top.
 Los leptones non evidencian nenguna interaición fuerte, polo que nun tienen asignada nenguna carga de color.
 Los leptones cargaos (l'electrón, el muon, y el leptón tau) por razones históriques lleven una carga llétrica de -1, dexándo-yos participar n'interaiciones electromagnétiques.
 Los leptones neutros (los neutrinos) nun lleven nenguna carga llétrica, evitándose que participen n'interaiciones electromagnétiques.
 Los quarks y los leptones levógiros lleven delles cargues de sabor, incluyendo'l isospin débil, dexando a toes elles interaccionar recíprocamente vía la interaición nuclear débil.

 Modelu estándar de leptones 
Un primer modelu de leptones foi propuestu por Steven Weinberg en 1967 basáu na simetría gauge LA SO(2)×O(1) y trabayos previos de Glashow, Salam y Ward y el mecanismu Brout-Englert-Higgs. Magar el modelu inclúi solamente al electrón y al neutrín electrónicu, el principiu de la universalidá leptónica establez que tolos leptones acoplar d'igual manera a los bosones vectoriales y dexa aplicar el modelu de Weinberg igualmente a los muones y tauones. 

El modelu introduz les mases de los leptones por aciu la interaición d'un campu esguilar. Pa esto estrema a cada unu de los leptones nos sos dos partes quirales (dextrógira y levógira) resultando en dos fermiones de Weyl levógiros : un doblete  y un singlete . Cada componente del doblete identificar con un leptón cargáu y el so correspondiente neutrín electrónicu. El singlete ye un leptón cargáu dextrógiro. 

El modelu estándar de leptones puede resumir na siguiente manera.
Tresformamientu de ParidáLeptones levógirosLeptones dextrógirosConxugación de cargaAntimateria

 Interaiciones 
Los leptones interaccionan emitiendo y absorbiendo bosones W, Z y fotones. La emisión o absorción d'un bosón W implica un cambéu de isospin débil y carga del leptón.
Los bosones Z responsables de la dispersión elástica de neutrinos y la única interaición que tienen los neutrinos cola materia.

Los leptones cargaos, naturalamente, interactúan electromagnéticamente, independientemente del so quiralidad.

 Xeneración de masa 
Los leptones cargaos adquieren la so masa reparada depués de la rotura bonal de la simetría electrodébil interactuando col bosón de Higgs.

Los leptones neutros —neutrinos— permanecen ensin masa. Esto non se condice coles resultancies esperimentales, polo que'l mecanismu pol cual los neutrinos adquieren masa escapa al modelu estándar. En primer llugar la non observación de neutrinos dextrógiros implica que nun pueden adquirir masa de Dirac. La carga llétrica nula de los neutrinos nun esclúi qu'adquieran masa de Majorana, anque esto violaría'l caltenimientu del númberu leptónico.

 Oscilación de neutrinos 
La masa non nulo de los neutrinos implica una oscilación ente los distintos tipos de neutrinos

De la mesma, esta oscilación dexa la escayencia de leptones cargaos d'una familia a otra emitiendo un fotón, por casu

Sicasí la probabilidá d'esti procesu ye despreciable.

 Modelu estándar de Quarks 

El modelu de quarks orixinalmente tenía trés quarks, up down y strange. Caúnu portador de los númberos cuánticos isospin enriba, isospin embaxo y estrañedá. El mecanismu Glashow-Iliopolous-Maiani predixo un cuartu quark (charm o encantu). El mecanismu Cabbibo-Kobayashi-Maskawa prediz una tercer xeneración de quarks, top y bottom (truth y beauty).

 Mecanismu Glashow-Iliopolous-Maiani 


 Mecanismu Cabibbo-Kobayashi-Maskawa 

 Quark Top 

El quark top tien cierta relevancia nel modelu estándar yá que la so curtia vida media nun-y dexa hadronizar y la so masa puede determinase con mayor precisión que la de los otros quarks.

 Campos de norma o "gauge" 
Les fuercies na física son la forma en que les partícules interactúan recíprocamente ya inflúyense mutuamente. A nivel macroscópicu, por casu, la fuercia de Lorentz dexa que les partícules cargaes llétricamente interactúen con campu electromagnéticu. Otru exemplu, la fuercia de gravitación dexa que dos partícules con masa atráiganse una a otra acordies cola Teoría de gravitación de Newton. El modelu estándar esplica la primera d'estes fuercies como la resultancia del intercambiu d'otres partícules per parte de les partícules de materia, conocíes como partícules mediadores de la fuercia. Cuando s'intercambia una partícula mediadora de la fuercia, a nivel macroscópicu l'efectu ye equivalente a una fuercia qu'inflúi a los dos, y dizse que la partícula medió (esto ye, foi l'axente de) esa fuercia. Créese  que les partícules mediadores de fuercia son la razón pola qu'esisten les fuercies y les interaiciones ente les partícules reparaes nel llaboratoriu y nel universu.

Les partícules mediadores de fuercia descrites pol modelu estándar tamién tienen spin (al igual que les partícules de materia), pero nel so casu, el valor del spin ye necesariamentePor que un fermión emita una partícula y conseve la so condición de spin semientero amás de caltener globalmente'l spin total antes y dempués de la interaición necesariamente tien que ser enteru: ½→1+ -½ enteru, particularmente unitariu, significando que toles partícules mediadores de fuercia son bosones. Consecuentemente, nun siguen el principiu d'esclusión de Pauli. Los diversos tipos de partícules mediadores de fuercia son descrites de siguío.

 Los fotones medien la fuercia electromagnético ente les partícules llétricamente cargaes. El fotón nun tien masa y ta descritu pola teoría de la electrodinámica cuántica.

 Los bosones de gauge W+, W–, y Z⁰ medien les interaiciones nucleares débiles ente les partícules de diversos sabores (tolos quarks y leptones). Son masivos, col Z⁰ más masivu que'l . Les interaiciones débiles qu'impliquen al  actúen puramente en partícules maniegues y non sobre les antipartícules maniegues. Amás, el  lleva una carga llétrica de +1 y -1 y participa nes interaiciones electromagnétiques. El bosón llétricamente neutru Z⁰ interactúa con dambes partícules y antipartícules maniegues. Estos trés bosones gauge xunto colos fotones arrexuntar xuntos y midíen colectivamente les interaiciones electrodébiles.
 Los ocho gluones medien les interaiciones nucleares fuertes ente les partícules cargaes con color (los quarks). Los gluones nun tienen masa. La multiplicidá de los gluones etiquetar poles combinaciones del color y de una carga de anticolor (esto ye, Coloráu-anti-Verde). Como'l gluon tien una carga efectiva de color, pueden interactuar ente sigo mesmos. Los gluones y les sos interaiciones describir por aciu la teoría de la cromodinámica cuántica.
Tresformamientu gaugeCarga CaltenidaBosón elementalInteraiciónTeoríaEL SO(2)L×O(1)YO(1)EMHipercarga débilCarga llétricaW1,W2,W3,BFotónElectrodébilElectromagnéticaElectrodinámica cuánticaEL SO(2)LIsospin débilW+,W-,Z⁰Nuclear débilTeoría electrodébilEL SO(3)Carga de colorGluónNuclear fuerteCromodinámica cuántica

 Sector electrodébil 
El modelu estándar de les interaiciones electrodébiles ta basáu nel grupu gauge EL SO(2)×O(1), con cuatro bosones gauge  paL SO(2) y B para O(1), y les correspondientes constantes d'acoplamientu g y g'. Los fermiones levógiros de la xeneración iésima son dobletes. Los fermiones dextrógiros son singletes nEL SO(2). El modelu mínimu contién tres generación o families. La interaición débil acoplar a la quiralidad del fermión de la forma más asimétrica posible: acoplar a fermiones levógiros pero non a los dextrógiros. D'esta manera la interaición electrodébil acóplase solamente a los fermiones levógiros, cargaos o non. Esto supón una violación a la simetría P polo que se fai necesaria la violación d'otra simetría, nesti casu la conxugación de carga, por que la simetría restáurese.

El lagrangiano del fermión na interaición electrodébil queda definíu depués de la rotura bonal de simetría como:Onde cada unu de los términos representen:
 El campu fermiónico acopláu al campu de Higgs por aciu un acoplamientu de Yukawa.
 La interaición de los dobletes levógiros ó colos bosones cargaos . Esto implica que na interaición débil los fermiones participen nos pares daos. Por casu electrón-neutrín o quark up - quark down. 
 La interaición electromagnética ente'l fotón  y el fermión. La constante d'acoplamientu d'esta interaición ta dada pola carga elemental definida según 
 La interaición del fermión col bosón neutru 
onde ye'l ángulu d'amiestu electrodébil.

La interaición electrodébil ente quarks puede resumir de la siguiente manera:
Emisión/Absorción de bosones WCreación/Aniquilación de quarks
Decaimiento beta:

Emisión/absorción de bosones WCreación/aniquilación de leptones

En tolos casos la carga caltener en dambos llaos de la interaición, como asina'l númberu leptónico, esto ye, la diferencia ente leptones y antileptones. Amás la interaición asocede siempres ente fermiones de la mesma xeneración.

Por casu la escayencia mu:

 Xeneración de masa 

 Mecanismu de Higgs 

La partícula de Higgs ye una partícula elemental (con masa) predicha nel modelu estándar. Tien spin S=0, polo que ye un bosón.

El bosón de Higgs desempeña un papel únicu nel modelu estándar, y un papel dominante n'esplicar los oríxenes de la masa de los bosones W y Z, los leptones cargaos, los quarks y la so propia masa . Les mases de les partícules elementales, y les diferencies ente l'electromagnetismu (causada pol fotón) y la fuercia débil (causada polos bosones W y Z), son crítiques en munchos aspeutos de la estructura de la materia microscópico (y polo tanto macroscópica).

Hasta l'añu 2012, nengún esperimentu detectara direutamente la esistencia del bosón de Higgs, anque había una cierta evidencia indireuta d'él. Toles esperances taben puestes nes investigaciones realizaes por aciu el Gran colisionador d'hadrones del CERN. Esti centru fixo l'históricu anunciu del afayu d'una partícula compatible coles propiedaes del bosón de Higgs el 4 de xunetu de 2012, confirmáu polos esperimentos ATLES y CMS. Pero entá falta ver si esta nueva partícula cumple les carauterístiques prediches del bosón de Higgs daes pol modelu estándar.

 Pruebes y predicciones 
El Modelu Estándar predicía la esistencia de los bosones W y Z, el gluón. Les sos propiedaes prediches fueron esperimentalmente confirmaes con bona precisión.

El Large Electron-Positron collider (LEP) nel CERN probó delles predicciones ente les escayencies de los bosones Z, y confirmar.

La tabla siguiente amuesa una comparanza ente los valores midíos esperimentalmente y los predichos pol Modelu Estándar:

 Cantidá  Midida (GeV)  Predicción del Modelu Estándar (GeV)Masa del bosón W 80,4120 ± 0,0420 80,3900 ± 0,0180Masa del bosón Z 91,1876 ± 0,002191,1874 ± 0,0021

 Insuficiencias del modelu estándar 
Una de les principales dificultaes a superar pal modelu estándar foi la falta d'evidencies científiques . Sicasí'l 4 de xunetu de 2012 los físicos anunciaron l'afayu d'un bosón compatible coles carauterístiques descrites, ente otros, por Peter Higgs; en que'l so honor bautizar la partícula. El fechu de ser alcontráu en dos detectores distintos según la so fiabilidá (grau de certidume o sigma) fai que bien probablemente esta estorbisa del modelu estándar fuera superáu. 

Inclusive cuando'l Modelu Estándar tuvo gran ésitu n'esplicar los resultaos esperimentales, tien ciertes cuestiones importantes ensin resolver:
 El problema del númberu de constantes físiques fundamentales. El modelu contién 19 parámetros arbitrarios que los sos valor escoyer por que les predicciones afacer a los resultaos expermimentales.
 Por qué les interaiciones danse como simetríes gauge del grupu EL SOC(3)×EL SOL(2)×OY(1).
 Por qué hai tres generación de quarks y leptones.
 Por qué nun hai hadrones con carga fraccionaria (a pesar que los sos constituyentes, los quarks, sí la tienen).
 Cuál ye l'orixe de les mases de los leptones y los quarks y/o l'aparente xerarquía de mases.
 L'orixe de la violación CP. Dientro d'él, la materia y la antimateria son simétriques. La preponderancia de la materia nel universu podría ser esplicada diciendo que l'universu empezó con otres condiciones iniciales, pero la mayoría  de los físicos piensen qu'esta esplicación nun ye elegante.
 Nun esplica la materia escuro nin la enerxía escura.

 Parámetros arbitrarios del modelu estándar 
El modelu estándar tien 19 parámetros que tienen d'establecese de forma arbitraria pa ser consistente coles resultancies expermientales. Estos son trés contantes d'acoplamientu, les nueve mases de los fermiones cargaos y los cuatro ángulos y fase de la matriz CMK. Adicionalmente les mases de los neutrinos y los seis ángulos d'amiestu.

 Constantes d'acoplamientu 
El modelu estándar tien trés constantes d'acoplamientu per cada grupu de simetría SUcolor(3), SUlevógiro(2), Uyukawa(1): g3, g' y g respeutivamente. Alternativamente a g y g' pueden definise a partir del ángulu d'amiestu electrodébil y la carga elemental:

O bien a partir de la constante d'estructura fina.

 Mases de los fermiones cargaos 
Les mases de los leptones cargaos electrón, muon y tauón pueden midise con relativa facilidá. 

Sicasí, como los quarks nun se reparen llibremente, la so masa tien qu'inferise.

 Ángulos d'amiestu de la matriz CMK 
La matrix CMK queda definida por trés ángulos y una fase, únicu mecanismu conocíu responsable de la violación CP.

 Parámetros del mecanismu de Higgs 
Unu d'ellos ye la esperanza en vacíu, que foi determindado en 2012 nel LHC.

Otru parámetru ye l'acoplamientu de los fermiones al bosón de Higgs.

 Parámetru θ de la Cromodinámica Cuántica 
Ver Teoría de Peccei-Quinn

 Parámetro Oscilación de los neutrinos 
Ver Matriz de Pontecorvo–Maki–Nakagawa–Sakata

 Estensiones al modelu estándar 
Una meta importante de la física ye atopar la base común que xuniría a toes éstes nuna teoría del tou, na cual toles otres lleis que conocemos seríen casos especiales, y de la cual puede derivase'l comportamientu de tola materia y enerxía (idealmente a partir de primeros principios).

Esisten alternatives al Modelu Estándar qu'intenten dar respuesta a estes "defectos", como por casu la teoría de cuerdes y la Gravedá cuántica de bucles.

 Ver tamién 
 Física nuclear
 Interaición débil y teoría electrodébil

 Referencies 

 Bibliografía 

Categoría:Física nuclear y de partícules