"Godhet utan vishet och utan
gränser är bara en annan
form av ondska."
(John Paterson)

"Det är synd att 99% av
journalisterna skall fördärva
förtroendet för en hel yrkeskår"
(Okänd)

"Ormar äro älskliga varelser,
om man råkar tillhöra samma
giftgrupp"
(Artur Lundkvist)

"När försiktigheten finns överallt,
finns modet ingenstans."
(den belgiske kardinalen Mercier)

"Den som gifter sig med
tidsandan blir snabbt änka."
(Goethe)

"Civiliserade är de kulturer
och individer som respekterar
andra."
(Hört på Axesskanalen)

"Det tragiska med vanligt
sunt förnuft är att det
inte är så vanligt."
(Albert Einstein)

"Halv kristendom tolereras
men föraktas.
Hel kristendom respekteras
men förföljs."
(Okänd)

Standardmodellen

Den idag allmänt accepterade modellen för materiens uppbyggnad kallas standardmodellen.. Enligt denna modell, som formulerades omkring 1978, är all materia uppbyggd av tre slags partiklar; leptoner, kvarkar och kraftpartiklar. Det finns sex leptoner indelade i tre familjer (generationer) och klassificerade efter laddning (Q), elektrontal (L_e), myontal (L_µ) och tautal (L_τ). Det finns också sex antileptoner med samma kvanttal fast med ombytt tecken. Totalt har vi således 12 leptoner.

På samma sätt finns det enligt standardmodellen sex olika "smaker" av kvarkar (typer), klassificerade efter; laddning (Q) upphet (U), nedhet (D), särtal/underlighet (S), charm (C), bottenhet/skönhet (B) och topphet/sanning (T). Kvarkarna kan precis som leptonerna inordnas i tre familjer. Tar vi hänsyn till att det för varje kvark förekommer en antikvark, samt att varje kvark kan ha tre olika färger, kommer vi fram till att det finns 36 olika kvarkar. Materien är enbart uppbyggd av partiklar tillhörande familj 1. Partiklar tillhörande de övriga familjerna sönderfaller förr eller senare till partiklar i familj 1. Nedanstående tabell visar standardmodellens olika leptoner och kvarkar.

Kvarkarna förekommer endast i "färglösa" kombinationer. Antingen i form av par (där de två kvarkarna t ex har färgerna röd och antiröd — antikvarken till en röd kvark har färgen antiröd etc). Sådana partiklar kallas mesoner. Eller också i tripletter med tre olika fäger, som tillsammans ger "vitt" (ungefär som att en datorskärm använder tre grundfärger, rött, grönt, blått kallat RGB, för att generera alla färger, bl a vitt). Den senare typen av partiklar kallas baryoner (proton, neutron m fl). Mesoner och baryoner kallas tillsammans hadroner. En proton består av två uppkvarkar och en nedkvark (2/3+2/3-1/3=+1) medan en neutron består av en uppkvark och två nedkvarkar (2/3-1/3-1/3=0). Pi-noll mesonen består av en uppkvark och en antiuppkvark (2/3-2/3=0) etc. I alla dessa fall måste kravet på färglöshet vara uppfyllt.

Varje växelverkan (naturkraft) har sedan sina kraftöverförare, vilket redan tidigare har diskuterats [inte här men i boken detta är hämtat ur]. Synen på den starka kraften [den kraft som håller ihop atomkärnan], vilken enligt Yukawa överförs av pioner, har på grund av kvarkmodellen modifierats. Eftersom baryoner och mesoner består av kvarkar, verkar det mer naturligt att tänka sig att växelverkan mellan t ex två protoner egentligen sker mellan de sex inblandade kvarkarna. Den partikel som överför den starka kraften mellan två kvarkar kallas för gluon, och enligt standardmodellen finns det åtta sådana. Dessa är precis som fotonen och neutrinon (eventuellt) masslösa partiklar. Eftersom de innehåller färg, kan de i likhet med kvarkarna bara förekomma i färglösa kombinationer, antingen inuti hadroner eller tillsammans med andra gluoner — glueballs. Det finns starka experimentella indikationer på gluoner, bl a har man lyckats visa att hälften av protonens rörelsemängd bärs av elektriskt neutrala partiklar (vilka inte kan vara kvarkar, eftersom dessa är laddade). Eventuellt har också glueballs observerats direkt, men detta är ännu osäkert.

En sammanfattning av Standardmodellens partiklar och kraftpartiklar.

Totalt har vi således i standardmodellen, om vi inte räknar in gravitonen (detta är den partikel som överför gravitationskraften — gravitation ingår inte i standardmodellen), 12 leptoner, 36 kvarkar och 12 kraftbärare, dvs totalt 60 partiklar. För att förklara den elektrosvaga kraften (föreningen mellan elektrisk och svag växelverkan) har man också infört den gåtfulla Higgspartikeln, (eventuellt finns flera Higgspartiklar) vilken ännu är oupptäckt. Denna mycket massiva partikel är kopplad till begreppet massa och är enligt standardmodellen nödvändig för att förklara varför vissa partiklar (t ex elektronen) har massa. På grund av Higgspartikelns stora massa får man antagligen vänta till nästa generation av acceleratorer innan man kan räkna med att kunna framställa sådana partiklar.

Uppdatering juli 2014: Sedan denna artikel skrevs har det gått ett antal år. "Nästa generation acceleratorer" har nu byggts och körts under några år (vid CERN utanför Genève) och higgspartikeln anses numera med stor sannolikhet vara bekräftad, även om fortfarande visa frågetecken återstår att räta ut. Läs mer om detta på min blogg!

Vi skulle alltså sammanlagt ha minst 61 partiklar. Många menar att detta inte är speciellt tillfredsställande och har därför föreslagit att de olika partiklarna i sin tur är uppbyggda av ett litet antal ännu mer elementära partiklar, subpartiklar. Shupe föreslog redan 1979 att alla partiklar är uppbyggda av två partiklar som han kallar c (Q = -1/3) och n (Q = 0) och deras antipartiklar c (Q = +1/3) och n (Q = 0). Att det är en antipartikel anges med ett streck över symbolen för partikeln. Ur dessa subpartiklar kan man konstruera kvarkar och leptoner i familj 1. Dessa består av tre subpartiklar eller tre antisubpartiklar, t ex c c n eller n n n (normalt skriver man ihop bokstäverna utan mellanslag men i html får man ett enda sammanhängande streck om man har mer än en bokstav; dessutom ligger som synes ovanstrecken alldeles för högt upp — allt detta beror på begränsningar i html). Enligt Shupe är partiklarna i familj 2 och 3 exiterade tillstånd av samma subpartikelkombinationer som i familj 1. Partiklarna i dessa två familjer har ju betydligt större massa och därmed större energi än motsvarande partiklar i familj 1. Myonen har t ex massan 106 MeV/c ² och tauleptonen 1784 MeV/c² (dessa två partiklar kan betraktas som elektronens motsvarighet i familj 2 respektive 3), vilket kan jämföras med elektronens massa på 0,511 MeV/c². Även kraftpartiklarna kan förklaras med hjälp av Shupes hypotes. T ex så är W^- = c c c n n n (W^-, som är en s k vektorboson, är en av de kraftpartiklar som överför den svaga kraften). För närvarande betraktas dock dessa teorier om subpartiklar med en viss skepsis, eftersom det än så länge saknas observationell förankring.

Supersträngteorin är ett annat försök att förklara de olika elementarpartiklarna och deras egenskaper utifrån ett litet antal byggstenar. Enligt denna teori består kvarkar, leptoner etc av små vibrerande, 10- eller 25-dimensionella strängar. Olika vibrationsmoder genererar olika partiklar. Oerhört stora resusrser har lagts ned på strängteorin, och en stor mängd intressant matematik har utvecklats under resans gång. Under senare år har man kunnat se en alltmer ökande skepsis mot strängteorin och flera framstående fysiker har övergett denna teori för andra förklaringsmodeller. Många ser den som en återvändsgränd och för några år sedan läste jag en bok skriven av en f d strängteoretiker. Titeln var Not Even Wrong (dvs "Inte ens fel") — författaren menade således att strängteorin är så felaktig att man inte ens kan säga att den är fel, ungefär som "Är påståendet 'kvadratroten av Lill-Babs är lika med 3,5 chokladpuddingar' fel eller rätt?". Svaret är förstås att frågan är fullständigt meningslös och kan därför inte tilldelas något sanningsvärde.

Tillbaka till Min Fysiksida