입자물리학 또는 고에너지 물리학은 물질과 방사선을 구성하는 기본적인 입자와 힘의 연구입니다. 우주의 기본 입자는 페르미온(물질 입자)과 보손(힘 전달 입자)으로 분류된다. 페르미온 세대는 세 가지가 있지만 보통 물질은 첫 번째 페르미온 세대에서만 만들어졌다. 1세대는 양성자와 중성자를 형성하는 상하 쿼크, 전자와 중성자로 구성되어 있습니다. 보성에 의해 매개되는 것으로 알려진 세 가지 기본적인 상호작용은 전자기학, 약한 상호작용, 강한 상호작용입니다.
쿼크는 스스로 존재할 수 없으며 하드론을 형성합니다. 홀수 쿼크를 포함하는 하드론은 바리온이라고 부르고 짝수 쿼크를 포함하는 하드론은 중간자라고 불립니다. 양성자와 중성자라고 하는 두 개의 바리온이 보통 물질의 질량의 대부분을 차지하고 있습니다. 중간 아이는 불안정하고, 최장 수명은 불과 수백 분의 1 마이크로 초입니다. 그것들은 우주선 안에서 빠르게 움직이는 양성자나 중성자와 같은 쿼크로 만들어진 입자 사이에서 충돌한 후 발생합니다. 중간자는 사이클로트론 또는 다른 입자가속기에서도 생성됩니다.
입자에는 같은 질량을 가지지만 반대의 전하를 갖는 대응하는 반입자가 있습니다. 예를 들면, 전자의 반립자는 양전자(반전자라고도 불린다)이다. 전자는 음전하를 가지고, 양전자는 양의 전하를 가지고 있습니다. 이들 반립자는 이론적으로는 반물질이라고 불리는 물질이 대응하는 형태를 형성할 수 있습니다. 광자와 같은 몇몇 입자는 그 자신의 반입자입니다.
이 소립자들은 상호작용을 제어하는 양자장의 여기입니다 이러한 기본적인 입자와 필드를 역학과 함께 설명하는 지배적인 이론은 표준 모델이라고 불립니다. 현재 입자물리학 이론에 대한 중력의 조화는 해결되지 않았습니다.루프 양자 중력, 스트링 이론, 초대칭 이론 등 많은 이론들이 이 문제를 다뤄왔습니다.
실용적인 입자물리학은 방사성 프로세스나 대형 하드론 충돌형 가속기와 같은 입자가속기에서 이러한 입자 연구입니다. 이론입자물리학은 우주론과 양자론의 문맥에서 이러한 입자 연구입니다. 두 가지는 밀접하게 관련되어 있다: 힉스 보슨은 이론적인 입자 물리학자에 의해 가정되었으며, 그 존재는 실제 실험을 통해 확인되었다.
모든 소립자 분류 현황은 쿼크의 존재를 실험적으로 확인한 후 1970년대 중반 널리 받아들여진 스탠더드 모델에 의해 설명되고 있다. 이는 강함, 약함 및 전자적인 기본적인 상호작용을 매개 게이지 보슨을 사용하여 설명합니다. 게이지 보손의 씨앗은 8개의 글루온입니다.
보손과 포톤. 표준 모델에는 24개의 기본적인 페르미온 12개의 입자와 그와 관련된 반입자도 포함되어 있으며, 이들은 모든 물질의 구성요소이다. 마지막으로 표준 모델은 힉스보송으로 알려진 타입의 보성의 존재도 예측했습니다. 2012년 7월 4일 CERN의 대형 하드론 충돌 가속기 물리학자들은 힉스 보손에게 기대되는 것과 비슷한 거동을 하는 새로운 입자를 발견했다고 발표했다.
현재 공식화된 표준 모델에는 61개의 소립자가 있다. 이 소립자들은 결합하여 복합 입자를 형성할 수 있으며 1960년대 이후 발견된 수백 종의 다른 입자들을 설명할 수 있습니다. 표준 모델은 지금까지 실시된 거의 모든 실험 테스트에 동의하는 것으로 판명되었습니다. 그러나 대부분의 입자물리학자들은 그것이 자연의 불완전한 기술이며 보다 근본적인 이론이 발견을 기다리고 있다고 믿습니다. 최근 중성미자 질량의 측정은 중성미자가 표준 모델에 질량을 갖지 않기 때문에 표준 모델로부터의 최초의 실험적 편차를 제공하고 있다.
현재 입자물리학 연구는 전자, 양성자, 중성자 등의 원자 성분(프로톤과 중성자는 바리온이라 불리는 복합 입자로 쿼크로 이루어져 있음)을 포함한 방사성 및 산란 과정에 의해 생성되는 아원자 입자를 중심으로 합니다. 이러한 입자는 광자, 중성미자, 뮤온, 광범위한 것입니다. 이국적인 입자의 지금까지 관찰된 모든 입자와 그 상호작용은 표준 모델에 의해 거의 완전하게 기술할 수 있다.
입자의 역학도 양자역학에 의해 제어된다.그것들은 파동 입자의 이중성을 나타내며, 특정 실험 조건 하에서의 입자와 같은 거동과 다른 실험 조건 하에서의 파동과 같은 거동을 나타낸다. 보다 전문적인 용어로는, 그것들은 힐베르트 공간의 양자 상태 벡터에 의해 기술되고 양자장 이론에서도 다루어집니다. 입자물리학자의 관습에 따라 현재의 이해에 따르면 불가분 하며 다른 입자로 구성되어 있지 않은 것으로 추정되는 입자에는 원소 입자라는 용어를 적용한다.