6. Das Standardmodell der Teilchenphysik

Von den vier bekannten fundamentalen Wechselwirkungen haben wir bisher zwei Wechselwirkungen intensiv betrachtet: die elektromagnetische und die starke Wechselwirkung. Zur theoretischen Beschreibung dieser beiden Wechselwirkungen existiert ein sehr erfolgreiches Konzept: die Eichtheorie. Anders als die Gravitation fügt sich auch die schwache Wechselwirkung sehr gut in dieses theoretische Schema ein, wenn man sie gemeinsam mit der elektromagnetischen Wechselwirkung als Eichtheorie formuliert. Zusammen mit der starken Wechselwirkung (aber ohne die Gravitation) ergibt sich damit das Standardmodell der Teilchenphysik, das die sechs Quarks, die sechs Leptonen und ihre elektromagnetischen, schwachen und starken Wechselwirkungen im Rahmen einer Quantenfeldtheorie mit hoher Präzision beschreibt. Das Standardmodell sagt dabei eine Reihe neuer Teilchen voraus, insbesondere die massiven Kraftteilchen der schwachen Wechselwirkung (W- und Z-Bosonen), die im Jahr 1983 am CERN nachgewiesen werden konnten, sowie das berühmte Higgs-Teilchen, das allen Teilchen des Standardmodells ihre Masse verleiht und dessen Nachweis im Sommer 2012 gelang.