自20世紀30年代以來，數千名物理學家的理論和發現使人們對物質的基本結構有了深刻的認識：宇宙中的一切都是由一些基本粒子構成的，並由四種基本力控制。我們對這些粒子和三種力之間的相互關係的最佳理解被封裝在粒子物理的標準模型中。它發展於20世紀70年代初，成功地解釋了幾乎所有的實驗結果，並精確地預測了各種現象。隨著時間的推移，標準模型已經成為一個經過驗證的物理理論。
物質粒子
我們周圍的所有物質都是由基本粒子構成的，這些基本粒子是構成物質的基本單元。這些粒子有兩種基本類型：夸克和輕子。每種類型有六個粒子，代或世代是基本粒子的一種分類。最輕和最穩定的粒子構成第一代，而較重和較不穩定的粒子則屬於第二代和第三代。宇宙中所有穩定的物質都是由第一代粒子構成的，任何較重的粒子都會迅速衰變為更穩定的粒子。六個夸克分三代，第一代是“上夸克”和“下夸克”，第二代是“粲夸克”和“奇異夸克”，然後是“頂夸克”和“底夸克”。夸克也有三種不同的“色”，它們混合在一起就形成了無色的物體。六個輕子以類似的方式排列在三代之中，即“電子”和“電子中微子”，“μ子”和“μ子中微子”，“τ”和“τ中微子”。電子、μ子和τ都有電荷和相當大的質量，而中微子是電中性的，質量很小。
力和載體粒子
宇宙中有四種基本作用力：強力、弱力、電磁力和引力。他們的工作範圍不同，有不同的優勢。引力是最弱的，但它有無限的範圍。電磁力也有無限的範圍，但它比引力強很多倍。弱力和強力只在很短的範圍內有效，並且只在亞原子粒子水平上占主導地位。弱力比引力強，但比強力和電磁力弱。正如它的名字所暗示的，強力是四種基本相互作用中最強的。
其中三種基本力來自於力載體粒子的交換，這些粒子屬於一個更廣泛的群體，稱為“玻色子”。物質粒子通過相互交換玻色子來傳遞離散的能量。每一個基本力都有其相應的玻色子：強力由“膠子”攜帶，電磁力由“光子”攜帶，“W和Z玻色子”負責產生弱力。雖然還沒有找到，但“引力子”應該是相應的引力攜帶粒子。
標準模型包括電磁力、強弱力及其所有載流子粒子，並很好地解釋了這些力是如何作用於所有物質粒子的。然而，在我們日常生活中最熟悉的力，重力，並不是標準模型的一部分，因為將重力舒適地放入這個框架被證明是一個困難的挑戰。用來描述微觀世界的量子理論和用來描述宏觀世界的廣義相對論，都很難融入一個單一的框架。在標準模型的背景下，還沒有人能夠使這兩者在數學上兼容。
但對粒子物理學來說，幸運的是，當涉及到粒子的極小尺度時，重力的影響是如此微弱以至於可以忽略不計。只有當物質大量存在時，例如在行星的尺度上，引力的作用才起主導作用。因此，儘管標準模型不情願地排除了一種基本力量，它仍然可以很好地工作。
歷史和展望
現在還不是物理學家收工的時候。儘管標準模型是目前對亞原子世界的最佳描述，但它並不能解釋全部情況。該理論只包含了四種基本力中的三種，忽略了重力。還有一些重要的問題它沒有回答，比如“什麼是暗物質？”，或者“大爆炸後反物質發生了什麼？”，又或者“為什麼有三代質量尺度如此不同的夸克和輕子？”等等。還有一種叫做希格斯玻色子的粒子，它是標準模型的基本組成部分。
2012年7月4日，歐洲核子研究中心（CERN）大型強子對撞機（LHC）的ATLAS和CMS實驗宣佈，他們各自在126 GeV左右的質量區觀察到了一個新粒子。這個粒子與希格斯玻色子是一致的，但要確定它是否是標準模型預測的希格斯玻色子還需要進一步的工作。標準模型中提出的希格斯玻色子是布呂恩-恩格勒-希格斯機制最簡單的表現形式。其他類型的希格斯玻色子是由超越標準模型的其他理論預測的。
2013年10月8日，諾貝爾物理學獎聯合授予弗朗索瓦·恩格勒特和彼得·希格斯，因為他們在理論上發現了一種機制，有助於我們理解亞原子粒子質量的起源，且該粒子在歐洲核子研究中心的大型強子對撞機實驗中被發現。
因此，雖然標準模型準確地描述了其領域內的現象，但它仍然是不完整的。也許這只是隱藏在亞原子世界深處或宇宙黑暗角落裡的新物理學更大圖景的一部分。來自大型強子對撞機實驗的新信息將幫助我們找到更多這些丟失的碎片。
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