Die Teilchentheorie ist eine unglaublich weit verbreitete Theorie der Materie, die im Wesentlichen besagt, dass Materie aus kleinen Teilchen besteht, die sich ständig bewegen. Die Teilchentheorie ist die Domäne der Teilchenphysik, die auch als Hochenergiephysik bekannt ist, da viele der grundlegendsten Teilchen im Allgemeinen nicht in der Natur vorkommen, sondern durch die Erzeugung extrem hochenergetischer Wechselwirkungen zwischen Teilchen erzeugt werden können.
Der Vorläufer der modernen Teilchentheorie reicht bis ins antike Griechenland zurück, als Philosophen im 6. Danach verschwand die Teilchentheorie jedoch für Tausende von Jahren in den meisten Teilen der Welt, und stattdessen tauchten verschiedene andere Theorien auf. Im 19. Jahrhundert erlebte es jedoch ein Comeback, als ein Wissenschaftler namens John Dalton ein fundamentales, unteilbares Teilchen vorschlug, aus dem alle Materie bestand. Er nannte dieses Teilchen das Atom, vom griechischen Wort für unteilbar.
Ende des 19. Jahrhunderts war jedoch klar geworden, dass das Atom tatsächlich nicht unteilbar war und dass es noch kleinere Teilchen gab, aus denen das Atom bestand. Während des 20. Jahrhunderts und bis ins 21. Jahrhundert wurden diese Teilchen gespalten und neue hochenergetische Teilchen wurden entdeckt. Die Entdeckung dieser Teilchen hat dazu beigetragen, die Natur der Teilchenphysik zu verfeinern und zu erweitern, und ein Großteil der heute geleisteten Arbeit hat mit der Erzeugung neuer Teilchen zu tun, die man beobachten kann. Dies geschieht durch die Erzeugung sehr energiereicher Wechselwirkungen in Teilchenbeschleunigern, bei denen Teilchen mit unglaublich hohen Geschwindigkeiten aufeinander geschossen werden, im Wesentlichen in ihre Bestandteile zerbrechen und energetische Teilchen freisetzen, die sich schnell auflösen.
Das derzeit funktionierende Modell der Teilchentheorie ist als Standardmodell bekannt. Das Standardmodell kommt, obwohl es keine echte Vereinheitlichende Theorie ist, bemerkenswert nahe. Es spricht drei der vier bekannten Wechselwirkungen an: die elektromagnetische, die starke und die schwache Kraft. Es geht nicht auf die Gravitationskraft ein, was es unvollständig macht, aber es ermöglicht immer noch ein umfassendes Verständnis der Teilchen und des Universums als Ganzes. Das Modell enthält XNUMX fundamentale Teilchen, aus denen die Materie besteht, und die Eichbosonen, die die Kräfte vermitteln. Es sagt auch eine Art von Boson voraus, das Higgs-Boson, das das einzige noch nicht beobachtete Boson ist, das voraussichtlich vom Large Hadron Collider entdeckt werden wird.
Auf einer grundlegenden Ebene hilft die Teilchentheorie dabei, die drei Hauptzustände der Materie zu kategorisieren, die wir auf einer täglichen Ebene sehen. Partikel werden im Verhältnis zueinander und der Menge an Energie, die sie haben, betrachtet, was beeinflusst, wie viel sie sich bewegen. In einem Zustand, in dem Partikel stark voneinander angezogen werden und in einem Zustand, in dem sie vibrieren, aber relativ fixiert bleiben, fest zusammengehalten werden, existiert ein Festkörper. Wenn zwischen den Partikeln eine gewisse Anziehung besteht und sie mit relativ freier Bewegung etwas zusammengehalten werden, liegt eine Flüssigkeit vor. Und wenn zwischen den Teilchen wenig Anziehungskraft besteht und sie sich frei bewegen können, existiert ein Gas.