Ang particle physics ay isang sangay ng physics na nag-aaral sa kalikasan ng mga particle na bumubuo sa matter at radiation. Kahit na ang mga particle ay hindi nakikita ng hubad na mata, ang kanilang mga epekto ay talagang napakalaki sa uniberso. Sinisiyasat ng field na ito ang pinakamaliit na bahagi ng bagay at kung paano sila nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Ang pag-unawa sa mga particle na ito at ang kanilang mga pakikipag-ugnayan ay nakakatulong sa atin na maunawaan ang uniberso sa malaking sukat.
Ang Standard Model of particle physics ay isang teorya na naglalarawan sa tatlo sa apat na kilalang pangunahing pwersa sa uniberso (ang electromagnetic, mahina, at malakas na pakikipag-ugnayan, ngunit hindi gravity) at inuuri ang lahat ng kilalang elementarya na particle. Hinahati nito ang mga particle sa dalawang pangunahing grupo: fermion at boson.
Ang mga fermion ay ang mga bloke ng pagbuo ng bagay. Mayroon silang half-integer spin at sumusunod sa prinsipyo ng pagbubukod ng Pauli, na nangangahulugang walang dalawang fermion ang maaaring sumakop sa parehong quantum state nang sabay-sabay. Ang mga fermion ay higit na inuri sa mga lepton at quark.
Ang mga boson ay mga particle na nagdadala ng mga puwersa at may integer spin. Hindi nila sinusunod ang prinsipyo ng pagbubukod ng Pauli. Mayroong apat na uri ng boson sa Standard Model:
Sa uniberso, mayroong apat na pangunahing pakikipag-ugnayan na namamahala sa pag-uugali ng lahat ng bagay at enerhiya. Matagumpay na ipinaliwanag ng Standard Model ang tatlo sa mga ito:
Ang gravity, ang ikaapat na puwersa, ay hindi pa inilalarawan ng Standard Model. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng teorya ng General Relativity at pinaniniwalaang pinapamagitan ng isang teoretikal na particle na kilala bilang graviton.
Upang pag-aralan ang pisika ng particle, ang mga siyentipiko ay gumagamit ng malalaking makina na tinatawag na particle accelerators upang pabilisin at banggain ang mga particle sa mataas na enerhiya. Ang mga banggaan na ito ay gumagawa ng mga bagong particle at nagpapahintulot sa mga mananaliksik na pag-aralan ang mga katangian ng mga particle na ito.
Ang Large Hadron Collider (LHC) sa CERN malapit sa Geneva, Switzerland, ay ang pinakamalaki at pinakamakapangyarihang particle accelerator sa mundo. Ito ay nakatulong sa pagtuklas ng Higgs boson.
Ang Quantum Field Theory ay ang theoretical framework ng particle physics. Pinagsasama nito ang quantum mechanics at espesyal na relativity. Inilalarawan ng QFT ang mga particle bilang nasasabik na estado ng kanilang pinagbabatayan na mga patlang. Halimbawa, ang mga photon ay mga excitations ng electromagnetic field, at ang mga electron ay excitations ng electron field.
Para sa bawat particle, mayroong isang antiparticle na may kabaligtaran na singil sa kuryente. Kapag ang isang particle ay nakakatugon sa kanyang antiparticle, sila ay naglipol sa isa't isa, na gumagawa ng gamma ray. Ang antimatter ay ginagamit sa medikal na imaging at isang paksa ng pananaliksik sa pag-unawa sa kawalan ng timbang sa pagitan ng bagay at antimatter sa uniberso.
Ang mga neutrino ay napakagaan, neutral na mga particle na napakahinang nakikipag-ugnayan sa ibang bagay. Bilyun-bilyong neutrino ang dumadaan sa atin bawat segundo, karamihan ay hindi napapansin. Ang mga neutrino ay nagmula sa araw at iba pang astronomical na mapagkukunan. Mahalaga ang mga ito para sa pag-unawa sa mga proseso ng bituin at istraktura ng uniberso.
Ang pisika ng butil ay isang kaakit-akit at kumplikadong larangan na nagsasaliksik sa mga pangunahing bahagi at puwersa ng uniberso. Sa pamamagitan ng mga eksperimento gamit ang mga particle accelerators tulad ng LHC at theoretical frameworks gaya ng Standard Model at Quantum Field Theory, patuloy na tinutuklas ng mga siyentipiko ang mga misteryo ng uniberso, isang particle sa isang pagkakataon.
