Tenueemelin Free energy

Standardimalli sisältää alkeishiukkaset; fermionit ja bosonit. Fermionit ovat alkeishiukkasia joiden spin on puoliluku (1/2, 3/2 jne...) ja siksi tottelevat Paulin kieltosääntöä, jonka mukaan kaksi fermionia ei voi olla samassa kvanttitilassa. Bosonien spin on kokonaisluku eivätkä ne noudata Paulin kieltosääntöä. Yksinkertaistetusti sanottuna fermionit ovat ainehiukkasia ja bosonit välittäjähiukkasia.

Standardimallissa yhdistetään sähkömagneettisen ja heikon vuorovaikutuksen kuvaava teoria eli sähköheikko vuorovaikutus ja vahvan vuorovaikutuksen kuvaava kvanttikromodynamiikka. Nämä teoriat ovat mittateorioita, eli ne kuvaavat fermionien välillä vaikuttavia vuorovaikutuksia vaikutuksen välittävän bosonin (mittabosonin) avulla. Standardimallin bosonit ovat:

fotoni, sähkömagneettisen vuorovaikutuksen välittäjä,
W-bosonit ja Z-bosoni, heikon vuorovaikutuksen välittäjät,
kahdeksan erityyppistä gluonia (liimahiukkanen) eli vahvan vuorovaikutuksen välittäjää sekä
Higgsin bosonit, jotka aiheuttavat muiden hiukkasten massan.
Osoittautuu, että mittabosonien mittamuunnokset voidaan kuvata täsmällisesti mittaryhmäksi kutsutun unitaarisen ryhmän avulla. Vahvan vuorovaikutuksen mittaryhmä on SU(3) ja sähköheikon vuorovaikutuksen SU(2)×U(1). Siten standardimalli pohjautuu yhdistettyyn sisäiseen symmetriaan SU(3)×SU(2)×U(1), joista ensimmäinen kuvaa värivoimaa ja kaksi viimeistä yhdessä heikkoja ja sähkömagneettisia vuorovaikutuksia. Sähköheikko symmetria on rikkoutunut siten, että sähkömagneettiseen vuorovaikutukseen liittyvä symmetria jää tarkaksi jäännössymmetriaksi ja täten sähkömagneettista vuorovaikutusta välittävä fotoni on massaton. Heikkoa vuorovaikutusta välittävät hiukkaset puolestaan saavat massan symmetriarikossa, josta on vastuussa Higgsin bosoni, teorian ainoa bosoni joka ei ole mittabosoni. Higgsin hiukkasta ei ole toistaiseksi havaittu kokeellisesti, ja sen löytäminen on kokeellisen fysiikan suurimpia tavoitteita. Heinäkuussa 2012 CERNin tutkijat ilmoittivat löytäneensä uuden bosonin, jonka ominaisuudet sopivat hyvin yhteen standardimallin ennustaman Higgsin bosonin kanssa.

Standardimalliin kuuluu kaksitoista erityyppistä fermionia sekä niiden antihiukkaset.[5] Protoni ja neutroni koostuvat molemmat kahdentyyppisistä fermioneista, ylös-kvarkeista ja alas-kvarkeista, joita vahva vuorovaikutus sitoo yhteen. Elektronin sitoo atomin ytimen ympärille sähkömagneettinen vuorovaikutus. Nämä kolme fermionia muodostavat yhdessä valtaosan havaitsemastamme aineesta. Alla olevassa taulukossa on lueteltu standardimallin alkeishiukkas-fermionit ja niiden ominaisuudet.

Kokeissa Suprajohteilla ja kiintomgneeteilla saatu tuotettua energiaa käytännössä tyhjästä.