Hissəciklər fizikası fizikanın maddəni və şüalanmanı təşkil edən hissəciklərin təbiətini öyrənən bir sahəsidir. Zərrəciklər çılpaq gözlə görünməsələr də, kainata təsirləri həqiqətən də böyükdür. Bu sahə maddənin ən kiçik tərkib hissələrini və onların bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqəsini araşdırır. Bu hissəcikləri və onların qarşılıqlı təsirlərini başa düşmək bizə kainatı geniş miqyasda anlamağa kömək edir.
Hissəciklər fizikasının Standart Modeli kainatda məlum olan dörd əsas qüvvədən üçünü (elektromaqnit, zəif və güclü qarşılıqlı təsirlər, lakin cazibə qüvvəsi deyil) təsvir edən və bütün məlum elementar hissəcikləri təsnif edən nəzəriyyədir. O, hissəcikləri iki əsas qrupa ayırır: fermionlar və bozonlar.
Fermionlar maddənin tikinti bloklarıdır. Onların yarım tam fırlanması var və Pauli istisna prinsipinə tabedirlər, yəni heç bir iki fermionun eyni vaxtda eyni kvant vəziyyətini tuta bilməyəcəyi deməkdir. Fermionlar daha sonra leptonlar və kvarklara bölünür.
Bozonlar qüvvə daşıyan və tam spinə malik hissəciklərdir. Onlar Pauli istisna prinsipinə tabe olmurlar. Standart Modeldə dörd növ bozon var:
Kainatda bütün maddə və enerjinin davranışını tənzimləyən dörd əsas qarşılıqlı əlaqə mövcuddur. Standart Model bunlardan üçünü uğurla izah edir:
Dördüncü qüvvə olan cazibə qüvvəsi hələ Standart Modeldə təsvir olunmayıb. Ümumi nisbilik nəzəriyyəsi ilə izah edilir və qraviton kimi tanınan nəzəri hissəcik tərəfindən vasitəçilik edildiyi güman edilir.
Hissəciklər fizikasını öyrənmək üçün elm adamları hissəcikləri yüksək enerjilərlə sürətləndirmək və toqquşdurmaq üçün hissəcik sürətləndiriciləri adlanan böyük maşınlardan istifadə edirlər. Bu toqquşmalar yeni hissəciklər yaradır və tədqiqatçılara bu hissəciklərin xüsusiyyətlərini öyrənməyə imkan verir.
İsveçrənin Cenevrə yaxınlığındakı CERN-də yerləşən Böyük Adron Kollayderi (LHC) dünyanın ən böyük və ən güclü hissəcik sürətləndiricisidir. Higgs bozonunun kəşfində mühüm rol oynadı.
Kvant Sahə Nəzəriyyəsi hissəciklər fizikasının nəzəri çərçivəsidir. O, kvant mexanikasını və xüsusi nisbi nəzəriyyəni birləşdirir. QFT hissəcikləri onların altında yatan sahələrin həyəcanlanmış halları kimi təsvir edir. Məsələn, fotonlar elektromaqnit sahəsinin, elektronlar isə elektron sahəsinin həyəcanlarıdır.
Hər bir hissəcik üçün əks elektrik yüklü bir antihissəcik mövcuddur. Bir hissəcik antihissəciklə qarşılaşdıqda, onlar bir-birini məhv edərək qamma şüaları yaradırlar. Antimatter tibbi təsvirlərdə istifadə olunur və kainatdakı maddə ilə antimaddə arasındakı balanssızlığı anlamaq üçün tədqiqat mövzusudur.
Neytrinolar digər maddələrlə çox zəif qarşılıqlı əlaqədə olan son dərəcə yüngül, neytral hissəciklərdir. Milyarlarla neytrino hər saniyə bizdən keçir, əsasən də gözə dəymir. Neytrinolar günəşdən və digər astronomik mənbələrdən gəlir. Onlar ulduz proseslərini və kainatın quruluşunu anlamaq üçün vacibdir.
Hissəciklər fizikası kainatın əsas komponentlərini və qüvvələrini araşdıran maraqlı və mürəkkəb bir sahədir. LHC kimi hissəcik sürətləndiricilərindən və Standart Model və Kvant Sahə Nəzəriyyəsi kimi nəzəri çərçivələrdən istifadə edərək eksperimentlər vasitəsilə elm adamları bir anda bir hissəcik olmaqla kainatın sirlərini açmağa davam edirlər.
