Ang Standard Model ay isang teorya sa particle physics na nagpapaliwanag kung paano nakikipag-ugnayan ang mga pangunahing particle at pwersa ng uniberso sa isa't isa. Pinagsasama nito ang quantum mechanics at espesyal na relativity upang magbigay ng balangkas para sa pag-unawa sa istruktura ng bagay sa pinakamaliit na sukat. Ang Pamantayang Modelo ay sinusuportahan ng pang-eksperimentong ebidensya at isa sa mga pinaka-mahigpit na nasubok na mga teorya sa agham.
Inilalarawan ng Standard Model ang tatlo sa apat na kilalang pangunahing pwersa sa uniberso: electromagnetic, mahinang nuklear, at malakas na puwersang nuklear. Hindi kasama dito ang gravity, na inilalarawan ng pangkalahatang relativity. Inuuri ng modelo ang lahat ng kilalang elementarya sa dalawang pangunahing grupo: fermion at boson.
Ang mga fermion ay ang mga bloke ng pagbuo ng bagay. Sila ay nahahati sa dalawang pangkat: quark at lepton. Ang mga quark ay may anim na "lasa": pataas, pababa, kagandahan, kakaiba, itaas, at ibaba. Pinagsasama nila sa mga tiyak na paraan upang bumuo ng mga proton at neutron, na bumubuo sa nuclei ng mga atomo. Kasama sa mga lepton ang mga electron, muon, taus, at ang mga katumbas nitong neutrino. Ang mga electron ay umiikot sa atomic nucleus na nabuo ng mga proton at neutron, na bumubuo sa mga atomo.
Ang mga boson ay mga particle na namamagitan sa mga pangunahing puwersa sa pagitan ng mga fermion. Ang photon ( \(\gamma\) ) ay ang carrier ng electromagnetic force, ang W at Z boson ang namamagitan sa mahinang nuclear force, at ang mga gluon ( \(g\) ) ay nagdadala ng malakas na nuclear force. Ang Higgs boson ( \(H\) ) ay isang espesyal na particle na nauugnay sa field ng Higgs, na nagbibigay ng masa sa iba pang mga particle.
Ang electromagnetic force ay inilalarawan ng teorya ng Quantum Electrodynamics (QED). Ito ay responsable para sa mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga sisingilin na particle sa pamamagitan ng pagpapalitan ng mga photon. Ang electromagnetic force ay nagbubuklod sa mga electron sa atomic nuclei, na bumubuo ng mga atomo. Ang equation ng pakikipag-ugnayan para sa electromagnetic na puwersa ay maaaring kinakatawan bilang:
\( F = \frac{k e \cdot q 1 \cdot q_2}{r^2} \)kung saan \(F\) ay ang puwersa, \(k e\) ay ang pare-pareho ng Coulomb, \(q1\) at \(q_2\) ay ang mga singil, at \(r\) ay ang distansya sa pagitan ng mga singil.
Ang mahinang puwersang nuklear ay responsable para sa radioactive decay at ilang mga reaksyong nuklear. Ito ay pinamagitan ng W at Z boson. Ang isang halimbawa ng prosesong kinasasangkutan ng mahinang puwersa ay ang beta decay, kung saan ang isang neutron sa nucleus ng atom ay nagiging proton, na naglalabas ng isang electron at isang electron antineutrino ( \(\bar{\nu}_e\) ). Ang pakikipag-ugnayan ay maaaring kinakatawan bilang:
\( n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e \)Ang malakas na puwersang nuklear ay nagbubuklod sa mga quark upang bumuo ng mga proton at neutron at pinagsasama ang atomic nucleus. Ito ang pinakamalakas sa apat na pangunahing pwersa ngunit kumikilos sa napakaikling distansya. Ang malakas na puwersa ay pinamagitan ng mga gluon at ang lakas nito ay inilarawan ng Quantum Chromodynamics (QCD). Ang puwersa sa pagitan ng mga quark ay ibinibigay ng:
\( F_{strong} \propto \frac{1}{r^2} \textrm{ sa maikling distansya} \)ngunit tumataas sa distansya, na nagkulong sa mga quark sa loob ng mga proton at neutron.
Ang mekanismo ng Higgs ay nagpapaliwanag kung paano nakakakuha ang mga particle ng masa. Ito ay nagmumungkahi ng isang field, ang Higgs field, na tumatagos sa uniberso. Ang mga particle na nakikipag-ugnayan sa field na ito ay nakakakuha ng mass; mas malakas ang interaksyon, mas mabigat ang particle. Ang Higgs boson ay ang quantized particle na nauugnay sa field na ito, na natuklasan noong 2012 sa Large Hadron Collider (LHC) ng CERN.
Ang mga hula ng Standard Model ay nakumpirma sa pamamagitan ng maraming mga eksperimento. Kabilang sa mga kilalang tuklas ang top quark (1995), tau neutrino (2000), at ang Higgs boson (2012). Ang Large Hadron Collider (LHC) ng CERN at Tevatron collider ng Fermilab ay may mahalagang papel sa mga pagtuklas na ito. Ang mga eksperimentong ito ay nagsasangkot ng nagbabanggaan na mga particle sa mataas na enerhiya at pagmamasid sa mga kinalabasan, na nagbibigay ng mga pananaw sa mga pangunahing sangkap ng bagay at ang mga puwersang kumikilos sa kanila.
Bagama't lubhang matagumpay ang Standard Model, mayroon itong mga limitasyon. Hindi nito ipinapaliwanag ang dark matter at dark energy ng uniberso, ang matter-antimatter asymmetry, o ang puwersa ng gravity. Ang mga teorya tulad ng supersymmetry at string theory ay nagmumungkahi ng mga extension sa Standard Model upang matugunan ang mga misteryong ito, ngunit kulang pa rin ang pang-eksperimentong ebidensya para sa mga teoryang ito.
Ang patuloy na pananaliksik sa particle physics ay naglalayong palalimin ang ating pag-unawa sa uniberso, na posibleng humahantong sa isang mas komprehensibong teorya na kinabibilangan ng lahat ng apat na pangunahing pwersa at nilulutas ang mga hindi nasagot na tanong ng Standard Model.
