Fizika e grimcave është një degë e fizikës që studion natyrën e grimcave që përbëjnë lëndën dhe rrezatimin. Megjithëse grimcat nuk janë të dukshme me sy të lirë, efektet e tyre janë me të vërtetë kolosale në univers. Kjo fushë heton përbërësit më të vegjël të materies dhe mënyrën se si ato ndërveprojnë me njëri-tjetrin. Të kuptuarit e këtyre grimcave dhe ndërveprimeve të tyre na ndihmon të kuptojmë universin në një shkallë të madhe.
Modeli Standard i fizikës së grimcave është një teori që përshkruan tre nga katër forcat themelore të njohura në univers (ndërveprimet elektromagnetike, të dobëta dhe të forta, por jo graviteti) dhe klasifikon të gjitha grimcat e njohura elementare. Ai i ndan grimcat në dy grupe kryesore: fermione dhe bozone.
Fermionet janë blloqet ndërtuese të materies. Ata kanë rrotullim gjysmë të plotë dhe i binden parimit të përjashtimit të Paulit, që do të thotë se dy fermione nuk mund të zënë të njëjtën gjendje kuantike njëkohësisht. Fermionet klasifikohen më tej në leptone dhe kuarkë.
Bozonët janë grimca që bartin forca dhe kanë rrotullim me numër të plotë. Ata nuk i binden parimit të përjashtimit të Paulit. Ekzistojnë katër lloje të bozoneve në Modelin Standard:
Në univers, ekzistojnë katër ndërveprime themelore që rregullojnë sjelljen e të gjithë materies dhe energjisë. Modeli Standard shpjegon me sukses tre nga këto:
Graviteti, forca e katërt, nuk është përshkruar ende nga Modeli Standard. Shpjegohet nga teoria e Relativitetit të Përgjithshëm dhe besohet se ndërmjetësohet nga një grimcë teorike e njohur si gravitoni.
Për të studiuar fizikën e grimcave, shkencëtarët përdorin makina të mëdha të quajtura përshpejtues të grimcave për të shpejtuar dhe përplasur grimcat me energji të larta. Këto përplasje prodhojnë grimca të reja dhe i lejojnë studiuesit të studiojnë vetitë e këtyre grimcave.
Përplasësi i Madh i Hadronit (LHC) në CERN pranë Gjenevës, Zvicër, është përshpejtuesi më i madh dhe më i fuqishëm i grimcave në botë. Ishte e rëndësishme në zbulimin e bozonit Higgs.
Teoria Kuantike e Fushës është korniza teorike e fizikës së grimcave. Ai kombinon mekanikën kuantike dhe relativitetin special. QFT përshkruan grimcat si gjendje të ngacmuara të fushave të tyre themelore. Për shembull, fotonet janë ngacmime të fushës elektromagnetike, dhe elektronet janë ngacmime të fushës elektronike.
Për çdo grimcë, ekziston një antigrimcë me ngarkesë elektrike të kundërt. Kur një grimcë takohet me antigrimcën e saj, ato asgjësojnë njëra-tjetrën, duke prodhuar rreze gama. Antimateria përdoret në imazhet mjekësore dhe është një objekt kërkimi për të kuptuar çekuilibrin midis materies dhe antimateries në univers.
Neutrinot janë grimca jashtëzakonisht të lehta, neutrale që ndërveprojnë shumë dobët me materiet e tjera. Miliarda neutrino kalojnë nëpër ne çdo sekondë, kryesisht pa u vënë re. Neutrinot vijnë nga dielli dhe burime të tjera astronomike. Ato janë të rëndësishme për të kuptuar proceset yjore dhe strukturën e universit.
Fizika e grimcave është një fushë magjepsëse dhe komplekse që eksploron komponentët dhe forcat themelore të universit. Nëpërmjet eksperimenteve duke përdorur përshpejtuesit e grimcave si LHC dhe kornizat teorike si Modeli Standard dhe Teoria Kuantike e Fushës, shkencëtarët vazhdojnë të zbulojnë misteret e universit, një grimcë në një kohë.
