Καθιερωμένο Πρότυπο

Το Καθιερωμένο Πρότυπο (αγγλικά: Standard Model) είναι η φυσική θεωρία που περιγράφει τα δομικά συστατικά της ύλης και τις μεταξύ τους ισχυρές, ασθενείς και ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις. Δεν περιλαμβάνει καμία περιγραφή των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων. 

Πρόκειται για μια πολύ καλά θεμελιωμένη θεωρία που έχει προβλέψει πολλά πειραματικά αποτελέσματα, όπως την ύπαρξη πολλών σωματιδίων και έχει αντεπεξέλθει σε πάρα πολλούς πειραματικούς ελέγχους. Το βασικό κομμάτι που λείπει στη θεωρία αυτή για να συμπληρωθεί είναι το μποζόνιο Χιγκς του οποίου η ύπαρξη, πιθανολογούνταν  με αρκετή βεβαιότητα και πλέον έχει επιβεβαιωθεί. Παρ' όλες τις επιτυχίες της, η θεωρία αυτή δεν μπορεί να εξηγήσει την ύπαρξη σκοτεινής ύλης, τις ταλαντώσεις νετρίνων και την ύπαρξη σωματιδίων με πολύ διαφορετικές μάζες.

Η θεωρία είναι στην πραγματικότητα μια σύνθεση θεωριών που βασίστηκε στις ανακαλύψεις νέων πειραμάτων και τις εξελίξεις της θεωρίας. Ήταν μια συλλογική προσπάθεια  στην ευρύτερη έννοιά της, που γίνονταν από ερευνητές σε διαφορετικές ηπείρους επί δεκαετίες. Η σημερινή σύνθεση ολοκληρώθηκε στα μέσα της δεκαετίας του 1970 μετά από πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης των κουάρκ.

 Στοιχειώδη σωμάτια 
 Φερμιόνια - Δομικοί φορείς 
μικρογραφία|500x500εσ|Σύνοψη των σωματιδίων και των δυνάμεων της σωματιδιακής φυσικής
Τα φερμιόνια είναι οι δομικοί λίθοι της ύλης και σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο είναι έξι κουάρκ και έξι λεπτόνια καθώς και τα αντισωματίδιά τους.
Τα έξι κουάρκ:
 Κουάρκ Γεύση   Μάζα/c²  Φορτίο/e  S  B  I  I3  C  S'  T  B' u (πάνω-up)  2.4 MeV  +2/3  1/2  1/3  1/2  1/2  0  0  0  0 d (κάτω-down)  4.8 MeV  -1/3  1/2  1/3  1/2  -1/2  0  0  0  0 c (γοητευτικό-charm)  1.27 GeV  +2/3  1/2  1/3  0  0  +1  0  0  0 s (παράξενο-strange)  104 MeV  -1/3  1/2  1/3  0  0  0  -1  0  0 t (κορυφαίο-top)  171.2 GeV  +2/3  1/2  1/3  0  0  0  0  +1  0 b (πυθμενικό-bottom)  4.2 GeV  -1/3  1/2  1/3  0  0   0  0  0  -1
Στο πίνακα φαίνονται κατά σειρά η μάζα, το φορτίο, το σπιν, ο βαρυονικός αριθμός, το ισοσπίν, η τρίτη συνιστώσα του ισοσπίν, η γοητευτικότητα (charmness), η παραδοξότητα (strangensess), η κορυφαιότητα (topness) και η πυθμενικότητα (bottomness).

Τα έξι λεπτόνια:
 Λεπτόνια Λεπτόνιο  Μάζα/c²  Φορτίο/e  S  Le  Lμ  Lτ e- (ηλεκτρόνιο)  0.511 MeV  -1  1/2  1  0  0 νe (ηλεκτρονικό νετρίνο)  <2.2 eV  0  1/2  1  0  0 μ- (μιόνιο)  105.7 MeV  -1  1/2  0  1  0 νμ (μιονικό νετρίνο)  <0.17 eV  0  1/2  0  1  0  τ- (ταυ)  1.777 GeV  -1  1/2  0  0  1  ντ (νετρίνο του ταυ)  <15.5 MeV  0  1/2  0  0  1 
Στον πίνακα φαίνονται κατά σειρά η μάζα, το φορτίο, το σπιν και ακολουθούν οι λεπτονικοί αριθμοί του ηλεκτρονίου, του μιονίου και του ταυ.

Για κάθε σωματίδιο ύλης υπάρχει ένα αντισωματίδιο αντι-ύλης (anti-matter) που έχει την ίδια μάζα, σπιν και ισοσπίν με το αντίστοιχο σωματίδιο, αλλά αντίθετους όλους τους άλλους κβαντικούς αριθμούς που υπάρχουν στους παραπάνω πίνακες. Τα αντι-κουάρκ και τα αντι-νετρίνα συμβολίζονται με μία γραμμή πάνω από το όνομα του αντίστοιχου κουάρκ (π.χ. ) ή νετρίνου, ενώ για τα άλλα τρία αντι-λεπτόνια, απλά αντί του πλην του σωματιδίου, βάζουμε συν για το φορτίο του αντι-σωματιδίου. Μερικά σωματίδια είναι τα ίδια το αντισωματίδιο του εαυτού τους, όπως το φωτόνιο γ, και το μποζόνιο Ζ0. Όταν ένα σωματίδιο και ένα αντισωματίδιο αλληλεπιδράσουν εξαϋλώνονται, δίνοντας το αντίστοιχο της μάζας τους σε ενέργεια με την μορφή φωτονίων.

 Μποζόνια - φορείς αλληλεπιδράσεων 
Τα μποζόνια είναι οι φορείς των αλληλεπιδράσεων (force carriers) μεταξύ των στοιχειωδών σωματιδίων. Το Καθιερωμένο Πρότυπο περιγράφει 3 αλληλεπιδράσεις με τους αντίστοιχους φορείς τους:
ηλεκτρομαγνητική με φορέα το φωτόνιο (γ)
ισχυρή με φορείς γλουόνια (g) 8 διαφορετικών χρωματικών γεύσεων
ασθενής με φορείς τα μποζόνια W+, W- και Ζ0
Ερευνάται η δυνατότητα περιγραφής και της βαρυτικής αλληλεπίδρασης μέσω ενός μποζονίου-φορέα που ονομάζεται βαρυτόνιο. Η αντίστοιχη θεωρία που επιχειρείται να αναπτυχθεί ονομάζεται Κβαντική Θεωρία Βαρύτητας.

 Αλληλεπιδράσεις 
Το Καθιερωμένο Πρότυπο περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις ως κβαντικά πεδία, οι ιδιότητες των οποίων καθορίζονται από αυτές των φορέων τους.

Η ηλεκτρομαγνητική και η ασθενής αλληλεπίδραση ενοποιούνται σε μία που ονομάζεται ηλεκτρασθενής και ο μηχανισμός ενοποίησής τους βασίζεται στο μποζόνιο Χιγκς.

 Εξωτερικοί σύνδεσμοι 
 http://www.physics.ntua.gr/POPPHYS/index.html

Καθιερωμενο προτυ