Teilchenphysik
In der Teilchenphysik wird untersucht, ob das Standardmodell stimmt und wie es gegebenenfalls modifiziert werden müsste. Dazu bedient man sich großer Teilchenbeschleuniger, in denen verschiedene Teilchen aufeinander geschossen werden (zum Beispiel Elektronen auf Positronen). Anhand der entstehenden Reaktionsprodukte, deren Verteilung in den Nachweisdetektoren und der Energie- und Impulsbilanz lassen sich neue und bekannte Teilchen identifizieren.
Die Teilchenphysik versucht mit neuen Techniken, die bekannten Teilchen zu ordnen (dies führte zum Standardmodell) und Voraussagen zu neuen Teilchen zu machen.
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Das heutige Wissen über die Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen wird im Standardmodell der Elementarteilchenphysik zusammengefasst. Das Standardmodell erlaubt eine konsistente Beschreibung der starken, der schwachen und der elektromagnetischen Wechselwirkung in Form von Quantenfeldtheorien.
Das Standardmodell beinhaltet 12 Teilchen (und 12 Antiteilchen), welche in Leptonen und Quarkss unterteilt werden. Die Kräfte, welche zwischen diesen Teilchen wirken, werden durch den Austausch so genannter Eich-Bosonen vermittelt. Für die elektromagnetische Wechselwirkung ist dies das (masselose) Photon, für die schwache Wechselwirkung die (massiven) W-Bosonen und das (ebenfalls massive) Z-Boson, während die starke Wechselwirkung durch 8 (masselose) Gluonen vermittelt wird.
Im Rahmen des Standardmodells wird zusätzlich das Higgs-Boson vorausgesagt, das bis heute (noch) nicht beobachtet werden konnte.
Die größten internationalen Labore für Teilchenphysik sind:
Standardmodell der Elementarteilchenphysik
Experimentelle Teilchenphysik
Darüberhinaus gibt es noch viele weitere Teilchenbeschleuniger, welche, je nach physikalischer Fragestellung, in unterschiedlichen Energiebereichen arbeiten.
