Chembe za Subatomic ni vijenzi vya ulimwengu, vipengele ambavyo ni vidogo kuliko atomi. Wao ni msingi wa kuelewa sheria za asili na muundo wa suala. Katika somo hili lote, tunaanza uchunguzi wa chembe hizi, sifa zake, na jinsi zinavyoingiliana, tukiweka msingi wa kuelewa fizikia ya chembe.
Muundo Sanifu ni nadharia inayoeleza nguvu tatu kati ya nne za msingi zinazojulikana katika ulimwengu, bila kujumuisha mvuto, na kuainisha chembe ndogondogo zote zinazojulikana. Inagawanya chembe hizi kuwa fermions (chembe za maada) na bosons (wabebaji wa nguvu).
Fermions imegawanywa zaidi katika quarks na leptons, wakati bosons ni pamoja na photoni, W na Z bosons, gluons, na Higgs boson. Quark huungana na kuunda protoni na neutroni, vipengele vya nuclei za atomiki, wakati leptoni zinajumuisha elektroni, ambazo huzunguka kiini.
Quarks huja katika aina sita au "ladha": juu, chini, haiba, ya ajabu, juu na chini. Wanapitia nguvu zote nne za kimsingi, pamoja na nguvu kali ya nyuklia inayoziweka pamoja ndani ya protoni na neutroni. Quarks haipatikani kamwe kwa kutengwa kwa sababu ya jambo linaloitwa "kufungwa kwa rangi"; zipo katika jozi au katika vikundi vya watu watatu, na kutengeneza hadrons kama protoni (quarks mbili juu na moja chini quark) na neutroni (quarks mbili chini na quark moja juu).
Leptons, kwa upande mwingine, hawana uzoefu wa nguvu kali ya nyuklia. Elektroni ni leptoni inayojulikana zaidi, mara nyingi hupatikana katika wingu linalozunguka kiini cha atomiki. Leptoni nyingine ni pamoja na muon, tau, na neutrino zinazolingana, ambazo karibu hazina wingi na huingiliana kwa unyonge sana na maada.
Bosons ni chembe zinazopatanisha nguvu za kimsingi. Photon ni mbebaji wa nguvu ya sumakuumeme, huku vibofu vya W na Z vinawajibika kwa nguvu dhaifu ya nyuklia, inayohusika na michakato ya kuoza kwa nyuklia. Gluons hubeba nguvu kali ya nyuklia, ikishikilia quarks pamoja ndani ya protoni na neutroni. Higgs boson, iliyogunduliwa mwaka wa 2012 kwenye Large Hadron Collider (LHC), inahusishwa na uwanja wa Higgs, ambao hutoa molekuli kwa chembe.
Kila aina ya chembe katika Muundo wa Kawaida ina antiparticle inayolingana, inayofanana kwa wingi lakini kinyume katika sifa nyinginezo kama vile chaji ya umeme. Chembe na antiparticles zinapokutana, huangamiza, na kubadilisha wingi wao kuwa nishati kulingana na equation ya Einstein, \(E = mc^2\) , ambapo \(E\) ni nishati, \(m\) ni wingi, na \(c\) ni kasi ya mwanga.
Majaribio kadhaa yamekuwa muhimu katika uelewa wetu wa chembe ndogo ndogo:
QCD ni nadharia inayoelezea nguvu kubwa ya nyuklia, mojawapo ya nguvu nne za kimsingi, zinazofanya kazi kati ya quarks na gluons. Inasisitiza kwamba quarks hubeba mali inayoitwa "chaji ya rangi" na kwamba ubadilishaji wa gluons, ambao pia hubeba malipo ya rangi, hupatanisha nguvu kali. Nguvu ya nguvu kali inapungua kadiri quarks inavyokaribia, mali inayojulikana kama "uhuru wa asymptotic".
Nadharia ya udhaifu wa kielektroniki inaunganisha nguvu za sumakuumeme na dhaifu za nyuklia katika mfumo mmoja. Inaelezea jinsi, katika viwango vya juu vya nishati (kama vile zile zinazofuata Mlipuko Mkubwa mara moja), nguvu hizi mbili hutenda kama moja. Nadharia hiyo inatabiri kuwepo kwa mifupa ya W na Z, iliyothibitishwa baadaye kwa majaribio.
Licha ya mafanikio yake, Modeli ya Kawaida haijakamilika. Haijumuishi nguvu ya uvutano, inayofafanuliwa na nadharia ya uhusiano wa jumla, au kueleza jambo la giza na nishati ya giza inayounda sehemu kubwa ya ulimwengu. Nadharia kama vile ulinganifu wa juu zaidi na nadharia ya uzi hupendekeza viendelezi kwa Muundo Sanifu, na kuanzisha chembe mpya na dhana katika jaribio la kushughulikia mafumbo haya.
Kwa kumalizia, chembe ndogo ndogo, sehemu za msingi zaidi za maada, ni muhimu katika kuelewa muundo wa ulimwengu na nguvu za msingi zinazouunda. Utafiti wa chembe hizi, kupitia mifumo ya kinadharia kama vile Muundo wa Kawaida na majaribio ya msingi, unaendelea kutoa changamoto na kupanua ujuzi wetu wa ulimwengu.
