a kvantumtérelmélet összekapcsolja más kvantumelméletek ötleteit, hogy az összes részecskét “gerjesztésként” ábrázolják, amelyek a mögöttes mezőkben merülnek fel. A brit fizikus, Paul Dirac az 1920 – as évek végén kezdte meg a labda gördülését az egyenletével, amely leírja, hogyan viselkednek a relativisztikus elektronok – és ezzel együtt a legtöbb anyagrészecske.
Niels Bohr és Werner Heisenberg által az 1920-as években kifejlesztett Standard kvantumelmélet kiválóan alkalmas az egyes részecskék elszigetelten és lassú sebességgel történő működésének leírására. De ahhoz, hogy elmagyarázza interakcióikat a való világban, valami többre van szüksége.
különösen a kvantumelméletet kell összekapcsolni a speciális relativitáselmélettel, Einstein elméletével arról, hogy a tér és az idő hogyan görbül a nagy sebességgel haladó dolgok számára. A speciális relativitáselmélet szerint a tömeg és az energia felcserélhetők, amint azt az E=mc2 egyenlet megtestesíti. Heisenberg kvantum bizonytalansági elve szerint a részecskék bizonyos ideig energiát kölcsönözhetnek a vákuumból.
a Dirac-egyenlet csípése volt a farkában: megjósolta az elektronnal azonos részecske létezését minden módon, kivéve az ellenkező elektromos töltést. A pozitront, az első antianyag-részecskét néhány évvel később megfelelően felfedezték a kozmikus sugarakban. Ez volt az első a részecskék egy teljesen új állatseregletéből, amelyet a teoretikusok a kvantumtér-elméletek fejlődésével javasoltak-és amely később felbukkant a valóságban.
hirdetés
két kvantumtér-elmélet áll a részecskefizika standard modelljének középpontjában. A sok évtizedes elméleti munka eredménye, amelyet kísérletekkel gondosan megerősítettek, ez a modell a természet négy erőjének három működését fedi le az erőhordozó bozon részecskék anyagképző fermionokkal való kölcsönhatása révén.
a kvantumelektrodinamika (QED) az elektromágnesesség és a gyenge nukleáris erő egységes “elektrogyenge” elmélete, amely olyan nukleáris folyamatokat irányít, mint például a radioaktív béta bomlása, amelyek kulcsfontosságúak például abban, hogy a nap hogyan égeti el üzemanyagát.
a kvantum-kromodinamika (QCD) eközben az erős nukleáris erő elmélete. A gluonoknak nevezett bozonok által közvetített erős, nagyon rövid hatótávolságú erő megköti a kvarkokat, hogy részecskéket, például protonokat és neutronokat hozzon létre.
a standard modell koronázó dicsősége 2012-ben jött, a Higgs-bozon felfedezésével, amelyet majdnem öt évtizeddel korábban jósoltak. A tömeg az anyag legszilárdabb tulajdonsága, az alapvető részecske tömegét pedig a Higgs-bozonnal való kölcsönhatás mértéke határozza meg. Az 1964-ben először javasolt elmélet szerint a Higgshez kapcsolódó melaszszerű mező a részecske típusától függően változó húzást biztosít.
ami még mindig hiányzik, az a gravitáció kvantumtérelmélete. A négy erő közül egyedül a gravitációnak nincsenek hozzá kapcsolódó részecskéi, ehelyett Einstein általános relativitáselmélete a tér-idő vetemedéseként magyarázza – Ez egy nagyon különböző vízforraló. Richard Webb