Muundo Sanifu ni nadharia katika fizikia ya chembe inayoeleza jinsi chembe msingi na nguvu za ulimwengu zinavyoingiliana. Inachanganya mechanics ya quantum na uhusiano maalum ili kutoa mfumo wa kuelewa muundo wa maada katika mizani ndogo zaidi. Muundo wa Kawaida unaungwa mkono na ushahidi wa majaribio na ni mojawapo ya nadharia zilizojaribiwa kwa uthabiti zaidi katika sayansi.
The Standard Model inaeleza nguvu tatu kati ya nne zinazojulikana katika ulimwengu: sumakuumeme, nyuklia dhaifu, na nguvu kali za nyuklia. Haijumuishi mvuto, ambayo inaelezewa na uhusiano wa jumla. Mfano huo unaainisha chembe zote za msingi zinazojulikana katika vikundi viwili kuu: fermions na bosons.
Fermions ni nyenzo za ujenzi wa maada. Wamegawanywa katika vikundi viwili: quarks na leptons. Quark huja katika "ladha" sita: juu, chini, haiba, ya kushangaza, ya juu na chini. Wanachanganya kwa njia maalum ili kuunda protoni na nyutroni, ambazo hufanya nuclei ya atomi. Leptoni ni pamoja na elektroni, muons, taus, na neutrino zao zinazolingana. Elektroni huzunguka kiini cha atomiki kilichoundwa na protoni na neutroni, na kuunda atomi.
Bosons ni chembe zinazopatanisha nguvu za kimsingi kati ya fermions. Fotoni ( \(\gamma\) ) ni kibeba nguvu ya sumakuumeme, vibofu vya W na Z vinapatanisha nguvu dhaifu ya nyuklia, na gluoni ( \(g\) ) hubeba nguvu kali ya nyuklia. Higgs boson ( \(H\) ) ni chembe maalum inayohusishwa na uwanja wa Higgs, ikitoa molekuli kwa chembe nyingine.
Nguvu ya sumakuumeme inaelezewa na nadharia ya Quantum Electrodynamics (QED). Inawajibika kwa mwingiliano kati ya chembe zilizochajiwa kupitia ubadilishanaji wa fotoni. Nguvu ya sumakuumeme hufunga elektroni kwenye viini vya atomiki, na kutengeneza atomi. Mlinganyo wa mwingiliano wa nguvu ya sumakuumeme unaweza kuwakilishwa kama:
\( F = \frac{k e \cdot q 1 \cdot q_2}{r^2} \)ambapo \(F\) ni nguvu, \(k e\) ni ya kudumu ya Coulomb, \(q1\) na \(q_2\) ni chaji, na \(r\) ni umbali kati ya chaji.
Nguvu dhaifu ya nyuklia inawajibika kwa kuoza kwa mionzi na athari fulani za nyuklia. Inapatanishwa na viunga vya W na Z. Mfano wa mchakato unaohusisha nguvu dhaifu ni uozo wa beta, ambapo neutroni katika kiini cha atomi hubadilika kuwa protoni, ikitoa elektroni na antineutrino ya elektroni ( \(\bar{\nu}_e\) ). Mwingiliano unaweza kuwakilishwa kama:
\( n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e \)Nguvu kubwa ya nyuklia huunganisha quark pamoja na kuunda protoni na neutroni na hushikilia kiini cha atomiki pamoja. Ni nguvu zaidi kati ya nguvu nne za kimsingi lakini hutenda kwa umbali mfupi sana. Nguvu kali inapatanishwa na gluons na nguvu zake zinaelezewa na Quantum Chromodynamics (QCD). Nguvu kati ya quarks hutolewa na:
\( F_{strong} \propto \frac{1}{r^2} \textrm{ kwa umbali mfupi} \)lakini huongezeka kwa umbali, ikifunga quarks ndani ya protoni na neutroni.
Utaratibu wa Higgs unaelezea jinsi chembe hupata wingi. Inapendekeza uga, uga wa Higgs, unaoenea katika ulimwengu. Chembe zinazoingiliana na uwanja huu hupata wingi; nguvu ya mwingiliano, chembe nzito zaidi. Kifua cha Higgs ni chembe iliyokadiriwa inayohusishwa na uwanja huu, iliyogunduliwa mwaka wa 2012 katika CERN's Large Hadron Collider (LHC).
Utabiri wa Muundo wa Kawaida umethibitishwa kupitia majaribio mengi. Ugunduzi maarufu ni pamoja na quark ya juu (1995), tau neutrino (2000), na Higgs boson (2012). Mgongano mkubwa wa CERN's Large Hadron Collider (LHC) na Fermilab's Tevatron ulicheza majukumu muhimu katika uvumbuzi huu. Majaribio haya yanahusisha kugongana kwa chembe katika nishati ya juu na kuchunguza matokeo, ambayo hutoa maarifa katika vipengele vya msingi vya suala na nguvu zinazofanya kazi juu yao.
Ingawa Modeli ya Kawaida imefanikiwa sana, ina mapungufu. Haielezi maada ya giza ya ulimwengu na nishati ya giza, asymmetry ya jambo-antimatter, au nguvu ya uvutano. Nadharia kama vile ulinganifu wa hali ya juu na nadharia ya uzi hupendekeza viendelezi kwa Muundo Wastani ili kushughulikia mafumbo haya, lakini ushahidi wa majaribio wa nadharia hizi bado haupo.
Utafiti unaoendelea katika fizikia ya chembe unalenga kuongeza uelewa wetu wa ulimwengu, uwezekano wa kusababisha nadharia ya kina zaidi inayojumuisha nguvu zote nne za kimsingi na kutatua maswali ambayo hayajajibiwa ya Muundo Sanifu.
