Fundamentálne častice sú častice, ktoré nemajú žiadnu merateľnú vnútornú štruktúru, čo znamená, že sa neskladajú z ďalších častíc. Sú základným objektom kvantovej teórie polí. Existuje mnoho skupín a podskupín fundamentálnych častíc. Fundamentálne častice sa delia podľa svojho spinu. Fermióny majú poločíselný spin ako napr. ½, 3/2. Bozóny majú celočíselný spin. Všetky častice Štandardného modelu, Higgsov bozón. Higgsov bozón objavili fyzici v CERN-e 4. júla 2012.
Fermióny majú poločíselný spin, pre všetky základné fermióny spin = ½. Všetky známe fermióny patria medzi Diracove fermióny, tzn. že každý známy fermión má vlastnú antičasticu. Nie je známe či neutríno patrí medzi Diracove fermióny alebo Majorana fermión.[1] Fermióny sú základným stavebným kameňom všetkej hmoty. Rozdeľujú sa podľa toho čí reagujú pomocou farebnej sily alebo nie. V štandardnom modeli je 12 základných fermiónov: 6 kvarkov a 6 leptónov.
Sú základnou zložkou hadrónov a reagujú pomocou silnej jadrovej interakcie. Kvarky su jediným známym nositeľom zlomkového náboja, ale pretože sa kombinujú do skupín po troch (baryóny) alebo vo dvojici spolu s antikvarkom (mezóny), pozorujeme v prírode len celočíselný náboj. Ich antičasticami sú antikvarky, ktoré sú identické až na fakt, že nesú opačný náboj (napr.horný kvark nesie náboj +2/3, a horný antikvark nesie náboj -2/3), farebný náboj a beryónové číslo.
Existuje 6 kvarkov, tri pozitívne nabité známe ako horné kvarky a tri negatívne nabité známe ako dolné kvarky.
Leptóny nereagujú pomocou silnej interakcie. Ich antičasticami sú antileptóny, ktoré su identické až na opačný náboj a leptónové číslo. Antičasticou elektrónu je antielektrón, ale z historických dôvodov je vačšinou nazývana pozitrón. Celkovo existuje 6 leptónov: 3 nabité leptóny tzv. elektrónové leptóny a 3 neutrálne leptóny sa nazývajú neutrína.
Gravitón je na zozname napriek tomu, že nie je predpokladaný Štandardným modelom, ale inými teóriami v rámci teórie kvantového poľa.
O Higgsovom bozóneelektroslabá teória predpokladá vysvetlenie pôvodu hmotnosti častíc. V procese známom ako Higgsov mechanizmus Higgsov bozón a ostatné fermióny v Štandardnom modeli získavajú hmotnosť prostredníctvom spontánneho narušenia symetrie zo SU2 kalibračnej symetrie. Je to jediná častica štandardného modelu, ktorá doteraz nebola pozorovaná (gravitón nie je častica štandardného modelu). Minimálny supersymetrický štandardný model predpokladá niekoľko Higgsových bozónov. Potvrdenie jeho existencie sa očakáva v LHC.
Hypotetické častice
Supersymetrické teórie predpokladajú existenciu viacerých častíc, z ktorých žiadna nebola doteraz experimentálne potvrdená:
Neutralina sú superpozície superpartnerov neutrálnych bozónov štandardného modelu: neutrálny higgsov bozón, Z bozón and fotón. Najľahšie neutralino je hlavným kandidátom na tmavú hmotu. MSSM predpokladá 4 neutralina
Introduced by many extensions of the Standard Model, and may be needed to explain the LSND results. A special role has the sterile sneutrino, the supersymmetric counterpart of the hypothetical right-handed neutrino, called sterile neutrino
Hyperóny, ako Λ, Σ, Ξ, a Ω častice, ktoré obsahujú jeden a viac podivných kvarkov, majp krátku životnosť a sú ťažšie ako nukleóny. Aj kedˇ sa normálne nenachádzajú v jadrách atómov, môžu byť súčasťou krátkodobých hyperjadier.
Z času načas sa objavia pozitívne známky o všetkých z nasledujúcich exotických mezónov, ale ich existencia sa musí ešte potvrdiť.
Tetrakvark – zložený z 2 valenčných kvarkov a 2 valenčných antikvarkov
Glueball – je hraničný stav gluónov bez valenčných kvarkov
Hybridné mezóny pozostávajú z jedného alebo viacerých valenčných párov kvark-antikvark a jedného alebo viac gluónov
Kondenzovaná hmota
Rovnice polí vo fyzike kondenzovaného stavu sú neuveriteľne podobné tým z fyziky vysokoenergetických častíc. Vďaka tomu môžeme veľa z teórie časticovej fyziky použiť aj v fyzike kondenzovaného stavu, ale existujú určité vybudenia polí, nazývané kvázičastice, ktoré je možné vyrobiť a objaviť. a to sú tieto:
