Стандарт загвар нь орчлон ертөнцийн үндсэн бөөмс болон хүчнүүд хоорондоо хэрхэн харилцан үйлчлэлцдэгийг тайлбарладаг бөөмийн физикийн онол юм. Энэ нь квант механик ба харьцангуйн тусгай онолыг хослуулсан бөгөөд хамгийн жижиг масштабаар материйн бүтцийг ойлгох хүрээг бүрдүүлдэг. Стандарт загвар нь туршилтын нотолгоогоор батлагдсан бөгөөд шинжлэх ухаанд хамгийн хатуу шалгагдсан онолуудын нэг юм.
Стандарт загвар нь орчлон ертөнцөд мэдэгдэж байгаа дөрвөн үндсэн хүчний гурвыг тодорхойлдог: цахилгаан соронзон, сул цөмийн болон хүчтэй цөмийн хүч. Харьцангуй ерөнхий онолоор тодорхойлсон таталцлыг оруулаагүй болно. Энэхүү загвар нь бүх мэдэгдэж буй энгийн бөөмсийг фермион ба бозон гэсэн хоёр үндсэн бүлэгт ангилдаг.
Фермионууд нь бодисын барилгын материал юм. Тэдгээр нь кварк ба лептон гэсэн хоёр бүлэгт хуваагддаг. Кваркууд нь дээш, доош, сэтгэл татам, хачин, дээд, доод гэсэн зургаан төрлийн "амт"-тай байдаг. Тэд атомын цөмийг бүрдүүлдэг протон ба нейтроныг үүсгэхийн тулд тодорхой арга замаар нэгддэг. Лептонуудад электрон, мюон, таус, тэдгээрийн харгалзах нейтрино орно. Протон ба нейтроноос үүссэн атомын цөмийг электронууд тойрон эргэлдэж, атомуудыг бүрдүүлдэг.
Бозонууд нь фермионуудын хоорондох үндсэн хүчийг зуучлагч хэсгүүд юм. Фотон ( \(\gamma\) ) нь цахилгаан соронзон хүчийг зөөвөрлөж, W ба Z бозонууд сул цөмийн хүчийг, глюонууд ( \(g\) ) хүчтэй цөмийн хүчийг зөөдөг. Хиггс бозон ( \(H\) ) нь Хиггсийн талбартай холбоотой тусгай бөөмс бөгөөд бусад хэсгүүдэд масс өгдөг.
Цахилгаан соронзон хүчийг квант электродинамикийн (QED) онолоор тайлбарладаг. Энэ нь фотон солилцох замаар цэнэглэгдсэн бөөмс хоорондын харилцан үйлчлэлийг хариуцдаг. Цахилгаан соронзон хүч нь электронуудыг атомын цөмд холбож, атом үүсгэдэг. Цахилгаан соронзон хүчний харилцан үйлчлэлийн тэгшитгэлийг дараах байдлаар илэрхийлж болно.
\( F = \frac{k e \cdot q 1 \cdot q_2}{r^2} \)Энд \(F\) нь хүч, \(k e\) нь Кулоны тогтмол, \(q1\) ба \(q_2\) нь цэнэг, \(r\) нь цэнэгийн хоорондох зай юм.
Цөмийн сул хүч нь цацраг идэвхт задрал, зарим цөмийн урвалыг хариуцдаг. Үүнийг W ба Z бозонууд зуучилдаг. Сул хүчний үйл явцын жишээ бол бета задрал бөгөөд атомын цөм дэх нейтрон протон болж хувирч, электрон ба электрон антинейтрино ( \(\bar{\nu}_e\) ) ялгаруулдаг. Харилцааг дараах байдлаар илэрхийлж болно.
\( n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e \)Хүчтэй цөмийн хүч нь кваркуудыг хооронд нь холбож протон, нейтрон үүсгэдэг ба атомын цөмийг хамтад нь байлгадаг. Энэ нь дөрвөн үндсэн хүчний хамгийн хүчтэй нь боловч маш богино зайд үйлчилдэг. Хүчтэй хүчийг глюонууд зуучилдаг бөгөөд түүний хүчийг квант хромодинамик (QCD) тодорхойлдог. Кваркуудын хоорондох хүчийг дараахь томъёогоор тодорхойлно.
\( F_{strong} \propto \frac{1}{r^2} \textrm{ богино зайд} \)харин зайны дагуу нэмэгдэж, протон ба нейтроны дотор кваркуудыг хязгаарладаг.
Хиггсийн механизм нь бөөмс хэрхэн масс олж авдагийг тайлбарладаг. Энэ нь орчлон ертөнцийг нэвчиж буй Хиггсийн талбайг санал болгож байна. Энэ талбартай харилцан үйлчлэлцэж буй хэсгүүд массыг олдог; харилцан үйлчлэл нь хүчтэй байх тусам бөөмс илүү хүнд болно. Хиггс бозон нь 2012 онд CERN-ийн Том Адрон Коллайдер (LHC) дээр олдсон энэ талбартай холбоотой квантлагдсан бөөмс юм.
Стандарт загварын таамаглал олон туршилтаар батлагдсан. Онцлох нээлтүүд нь дээд кварк (1995), тау нейтрино (2000), Хиггс бозон (2012) юм. Эдгээр нээлтүүдэд CERN-ийн Том Адрон Коллайдер (LHC) болон Фермилабын Теватрон коллайдер чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Эдгээр туршилтууд нь өндөр энергитэй бөөмсийг мөргөлдөж, үр дүнг ажиглахад оролцдог бөгөөд энэ нь материйн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон тэдгээрт үйлчлэх хүчний талаархи ойлголтыг өгдөг.
Стандарт загвар нь маш амжилттай байсан ч хязгаарлалттай. Энэ нь орчлон ертөнцийн хар матери ба харанхуй энерги, материйн эсрэг бодисын тэгш бус байдал, таталцлын хүчийг тайлбарладаггүй. Супер тэгш хэм, мөрний онол зэрэг онолууд нь эдгээр нууцыг арилгахын тулд Стандарт загварт өргөтгөлүүдийг санал болгодог боловч эдгээр онолын туршилтын нотолгоо байхгүй хэвээр байна.
Бөөмийн физикийн судалгаа нь орчлон ертөнцийн талаарх бидний ойлголтыг гүнзгийрүүлэх зорилготой бөгөөд энэ нь бүх дөрвөн үндсэн хүчийг багтаасан илүү өргөн хүрээтэй онолд хүргэж, Стандарт загварын хариултгүй асуултуудыг шийдвэрлэх зорилготой юм.
