मानक मोडेल कण भौतिकी मा एक सिद्धान्त हो जसले ब्रह्माण्ड को आधारभूत कण र शक्तिहरु एक अर्का संग अन्तरक्रिया कसरी बताउँछ। यसले क्वान्टम मेकानिक्स र स्पेशल रिलेटिभिटीलाई सबभन्दा सानो स्केलमा पदार्थको संरचना बुझ्नको लागि फ्रेमवर्क प्रदान गर्दछ। मानक मोडेल प्रयोगात्मक प्रमाण द्वारा समर्थित छ र विज्ञान मा सबै भन्दा कठोर परीक्षण सिद्धान्तहरु मध्ये एक हो।
मानक मोडेलले ब्रह्माण्डमा चार ज्ञात आधारभूत बलहरू मध्ये तीनलाई वर्णन गर्दछ: विद्युत चुम्बकीय, कमजोर परमाणु, र बलियो आणविक बलहरू। यसले गुरुत्वाकर्षण समावेश गर्दैन, जुन सामान्य सापेक्षता द्वारा वर्णन गरिएको छ। मोडेलले सबै ज्ञात प्राथमिक कणहरूलाई दुई मुख्य समूहहरूमा वर्गीकृत गर्दछ: फर्मियन र बोसोन।
फर्मियनहरू पदार्थको निर्माण ब्लकहरू हुन्। तिनीहरू दुई समूहमा विभाजित छन्: क्वार्क र लेप्टन। क्वार्कहरू छवटा "स्वाद" मा आउँछन्: माथि, तल, आकर्षण, अनौठो, शीर्ष र तल। तिनीहरू प्रोटोन र न्यूट्रोनहरू बनाउनको लागि विशेष तरिकामा संयोजन हुन्छन्, जसले परमाणुहरूको केन्द्रबिन्दु बनाउँछ। लेप्टनमा इलेक्ट्रोन, म्युअन्स, टाउस र तिनीहरूसँग सम्बन्धित न्यूट्रिनोहरू समावेश छन्। इलेक्ट्रोनहरूले प्रोटोन र न्यूट्रोनहरूद्वारा बनाइएको परमाणु केन्द्रकलाई परिक्रमा गर्छ, परमाणुहरू बनाउँछ।
बोसनहरू कणहरू हुन् जसले फर्मियनहरू बीचको आधारभूत बलहरू मध्यस्थता गर्दछ। फोटान ( \(\gamma\) ) विद्युत चुम्बकीय बलको वाहक हो, W र Z बोसोनले कमजोर आणविक बललाई मध्यस्थता गर्दछ, र ग्लुऑन ( \(g\) ) ले बलियो आणविक बल बोक्छ। हिग्स बोसन ( \(H\) ) हिग्स क्षेत्रसँग सम्बन्धित एक विशेष कण हो, जसले अन्य कणहरूलाई द्रव्यमान दिन्छ।
विद्युत चुम्बकीय बल क्वान्टम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (QED) को सिद्धान्त द्वारा वर्णन गरिएको छ। यो फोटानको आदानप्रदान मार्फत चार्ज गरिएको कणहरू बीचको अन्तरक्रियाको लागि जिम्मेवार छ। विद्युत चुम्बकीय बलले इलेक्ट्रोनहरूलाई परमाणु केन्द्रमा बाँध्छ, परमाणुहरू बनाउँछ। विद्युत चुम्बकीय बल को लागि अन्तरक्रिया समीकरण को रूपमा प्रतिनिधित्व गर्न सकिन्छ:
\( F = \frac{k e \cdot q 1 \cdot q_2}{r^2} \)जहाँ \(F\) बल हो, \(k e\) Coulomb को स्थिर, \(q1\) र \(q_2\) चार्जहरू हुन्, र \(r\) चार्जहरू बीचको दूरी हो।
कमजोर आणविक शक्ति रेडियोधर्मी क्षय र केहि परमाणु प्रतिक्रियाहरु को लागी जिम्मेवार छ। यो W र Z बोसोन्स द्वारा मध्यस्थता हो। कमजोर बल समावेश गर्ने प्रक्रियाको एक उदाहरण बिटा क्षय हो, जहाँ परमाणुको केन्द्रकमा रहेको न्यूट्रोन प्रोटोनमा परिणत हुन्छ, इलेक्ट्रोन र इलेक्ट्रोन एन्टिन्यूट्रिनो ( \(\bar{\nu}_e\) ) उत्सर्जन गर्दछ। अन्तरक्रिया निम्न रूपमा प्रतिनिधित्व गर्न सकिन्छ:
\( n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e \)बलियो आणविक बलले प्रोटोन र न्यूट्रोन बनाउन क्वार्कहरूलाई एकसाथ बाँध्छ र आणविक न्यूक्लियसलाई सँगै राख्छ। यो चार आधारभूत बलहरू मध्ये सबैभन्दा बलियो हो तर धेरै छोटो दूरीमा कार्य गर्दछ। बलियो बल ग्लुओन्स द्वारा मध्यस्थता छ र यसको बल क्वान्टम क्रोमोडाइनामिक्स (QCD) द्वारा वर्णन गरिएको छ। क्वार्कहरू बीचको बल निम्नद्वारा दिइन्छ:
\( F_{strong} \propto \frac{1}{r^2} \textrm{ छोटो दूरीमा} \)तर प्रोटोन र न्यूट्रोन भित्र क्वार्कलाई सीमित राख्दै दूरी बढ्दै जान्छ।
हिग्स मेकानिजमले कणहरूले कसरी द्रव्यमान प्राप्त गर्छ भनेर बताउँछ। यसले एक क्षेत्र प्रस्ताव गर्दछ, हिग्स क्षेत्र, जुन ब्रह्माण्डमा व्याप्त छ। यस क्षेत्रसँग अन्तरक्रिया गर्ने कणहरूले द्रव्यमान प्राप्त गर्छन्; बलियो अन्तरक्रिया, भारी कण। हिग्स बोसोन यस क्षेत्रसँग सम्बन्धित क्वान्टाइज्ड कण हो, जुन २०१२ मा CERN को लार्ज ह्याड्रन कोलाइडर (LHC) मा फेला परेको थियो।
मानक मोडेलको भविष्यवाणी धेरै प्रयोगहरू मार्फत पुष्टि भएको छ। उल्लेखनीय खोजहरूमा शीर्ष क्वार्क (1995), टाउ न्यूट्रिनो (2000), र हिग्स बोसन (2012) समावेश छन्। CERN को Large Hadron Collider (LHC) र Fermilab को Tevatron collider ले यी आविष्कारहरूमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेलेको थियो। यी प्रयोगहरूले उच्च ऊर्जामा कणहरू टकराउने र परिणामहरू अवलोकन गर्ने समावेश गर्दछ, जसले पदार्थको आधारभूत घटकहरू र तिनीहरूमा कार्य गर्ने शक्तिहरूको अन्तरदृष्टि प्रदान गर्दछ।
जबकि मानक मोडेल अत्यन्त सफल भएको छ, यसको सीमितताहरू छन्। यसले ब्रह्माण्डको कालो पदार्थ र कालो ऊर्जा, पदार्थ-एन्टिमेटर असिमेट्री, वा गुरुत्वाकर्षण बलको व्याख्या गर्दैन। सुपरसिमेट्री र स्ट्रिङ थ्योरी जस्ता सिद्धान्तहरूले यी रहस्यहरूलाई सम्बोधन गर्न मानक मोडेलमा विस्तारहरू प्रस्ताव गर्छन्, तर यी सिद्धान्तहरूको लागि प्रयोगात्मक प्रमाण अझै पनि अभाव छ।
कण भौतिकीमा चलिरहेको अनुसन्धानले ब्रह्माण्डको हाम्रो बुझाइलाई अझ गहिरो बनाउने लक्ष्य राख्छ, सम्भावित रूपमा थप व्यापक सिद्धान्ततर्फ लैजान्छ जसमा सबै चारवटा आधारभूत शक्तिहरू समावेश हुन्छन् र मानक मोडेलका अनुत्तरित प्रश्नहरूको समाधान गर्दछ।
