Deeltjiefisika

Deeltjiefisika is ’n onderafdeling van fisika wat die aard van subatomiese deeltjies bestudeer. Die veld ondersoek elementêre deeltjies en die kragte waaruit alle materie en straling bestaan, asook die kombinasie van elementêre deeltjies tot op die skaal van protone en neutrone. Die studie van die kombinasie van protone en neutrone word kernfisika genoem.

Die elementêre deeltjies in die heelal word in die Standaardmodel geklassifiseer as fermione (materiedeeltjies) en ykbosone (kragdraende deeltjies). Daar is drie generasies fermione, hoewel gewone materie net uit die eerste generasie bestaan. Dit is die opkwark en afkwark, wat protone en neutrone vorm, asook elektrone en elektronneutrino's. Die drie basiese natuurkragte wat deur bosone bemiddel word, is elektromagnetisme en die swak en sterk wisselwerking.

Kwarke kan nie op hulle eie bestaan nie, maar vorm hadrone. Hadrone wat 'n onewe getal kwarke bevat, word barione genoem en dié met 'n ewe getal mesone. Twee barione, die proton en neutron, beslaan die grootste massa van gewone materie. Mesone is onstabiel en bestaan vir tot net 'n paar honderdstes van 'n mikrosekonde. Hulle kom voor ná botsings tussen deeltjies wat uit kwarke bestaan, soos vinnig bewegende protone en neutrone in kosmiese strale. Mesone word ook opgewek in deeltjieversnellers.

Deeltjies het ooreenstemmende antideeltjies met dieselfde massa, maar die teenoorgestelde elektriese lading. Die antideeltjie van die elektron is byvoorbeeld die positron. Die elektron het 'n negatiewe lading en die positron is positief. Dié antideeltjies kan teoreties 'n ooreenstemmende vorm van materie vorm, wat "antimaterie" genoem word. Sommige deeltjies, soos die foton, is hulle eie antideeltjie.

Dié elementêre deeltjies is eksitasies van die kwantumvelde wat ook hulle interaksies beheer. Die oorheersende teorie wat dié elementêre deeltjies en velde verduidelik, asook hulle dinamika, word die Standaardmodel genoem. Die versoening van swaartekrag met die huidige deeltjiefisikateorie is nog nie duidelik nie. Baie teorieë, soos die supersimmetrie- en snaarteorie, ondersoek die probleem.

Praktiese deeltjiefisika is die bestudering van dié deeltjies in radioaktiewe prosesse en in deeltjieversnellers soos die Groot Hadronversneller op die grens tussen Frankryk en Switserland wat in 2008 deur die Europese Organisasie vir Kernnavorsing (CERN) in gebruik geneem is. Teoretiese deeltjiefisika is die bestudering van die deeltjies in die konteks van kosmologie en kwantumteorie. Die twee hou verband met mekaar: Die bestaan van die Higgsboson is deur praktiesedeeltjiefisici voorgestel en deur praktiese eksperimente bevestig.