標準模型

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標準模型（ひょうじゅんもけい）は、標準理論（ひょうじゅんりろん）ともいい、素粒子物理学の三つの基本的な力すなわち強い力、弱い力、電磁力を記述する理論である。正確には、強い力の量子色力学と、弱い力、電磁力のワインバーグ・サラム理論と小林・益川理論を合わせたものである。

それは場の量子論的方法で記述されているため、量子力学と特殊相対性理論の両方と整合している。今までのところ、三つの力に関するほとんどすべての実験結果は標準模型による予言と一致する。ただし、ニュートリノは質量ゼロの粒子として定義しているため、ニュートリノ振動などの実験結果を説明するためには修正が必要である。

したがって、標準理論は基本的力の完全な理論ではない。その理由として、先の三つの力の統一ができていない(大統一理論、超対称大統一理論を参照せよ)ことがあげられる。さらに、重力について何も記述していないことも大きな問題である。

[編集] 標準模型の内容

標準模型はボース粒子・フェルミ粒子両方を含む。フェルミ粒子は半整数スピンを持ち、パウリの排他原理に従う粒子である。この排他律により、フェルミ粒子は同じ量子状態を共有することはできない。ボース粒子は整数スピンを持ち、パウリの排他原理には従わない。

**標準模型のフェルミ粒子**
フェルミ粒子	記号	電荷	弱荷*	色荷	質量
第一世代
電子	e^-	-1	-1/2	無色	0.511 MeV
電子ニュートリノ	ν_e	0	+1/2	無色	< 50 eV
アップクォーク	u	+2/3	+1/2	赤/緑/青	~5 MeV
ダウンクォーク	d	-1/3	-1/2	赤/緑/青	~10 MeV
第二世代
ミュー粒子	μ^-	-1	-1/2	無色	105.6 MeV
ミューニュートリノ	ν_μ	0	+1/2	無色	< 0.5 MeV
チャームクォーク	c	+2/3	+1/2	赤/緑/青	~1.5 GeV
ストレンジクォーク	s	-1/3	-1/2	赤/緑/青	~100 MeV
第三世代
タウ粒子	τ^-	-1	-1/2	無色	1.784 GeV
タウニュートリノ	ν_τ	0	+1/2	無色	< 70 MeV
トップクォーク	t	+2/3	+1/2	赤/緑/青	178 GeV
ボトムクォーク	b	-1/3	-1/2	赤/緑/青	~4.7 GeV

**標準模型の力を媒介するボース粒子**
相互作用	ゲージ群	ボース粒子	記号	電荷	質量
電磁力	U(1)	光子	γ	0	0
弱い力	SU(2)	Zボソン	Z⁰	0	91.19 GeV
弱い力	SU(2)	Wボソン	W^±	±1	80.2 GeV
強い力	SU(3)	グルーオン	g	0	0