粒子物理學的標準模型是一套描述強力、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質的基本粒子的理論。它隸屬量子場論的範疇，並與量子力學及狹義相對論相容。到目前為止，幾乎所有對以上三種力的實驗的結果都合乎這套理論的預測。但是標準模型還不是一套萬有理論，主要是因為它並沒有描述到引力。
基本介紹
- 中文名：標準模型論
- 外文名：Standard Model Theory, SMT
- 別稱：標準模形理論
- 套用學科：物理學
模型的內容,標準模型的基本費米子,第一代,第二代,第三代,測試及預測,標準模型的擴展,
模型的內容
標準模型包含費米子及玻色子——費米子為擁有半整數的自旋並遵守庖利不相容原理（這原理指出沒有相同的費米子能占有同樣的量子態）的粒子；玻色子則擁有整數自旋而並不遵守庖利不相容原理。簡單來說，費米子就是組成物質的粒子而玻色子則負責傳遞各種作用力。
電弱統一理論與量子色動力學在標準模型中合併為一。這些理論都是規範場論，即它們把費米子跟玻色子（即力的中介者）配對起來，以描述費米子之間的力。由於每組中介玻色子的拉格朗日函式在規範變換中都不變，所以這些中介玻色子就被稱為規範玻色子。標準模型所包含的玻色子有：
*膠子-強相互作用的媒介粒子，自旋為1，有8種
*光子-電磁相互作用的媒介粒子，自旋為1，只有1種
*W及Z玻色子-弱相互作用的媒介粒子，自旋為1，有3種
*希格斯粒子-引導規範組的自發對稱性破缺，亦是慣性質量的源頭。
實際上規範玻色子的規範變換是可以準確地利用一個稱為“規範群”的酉群去描述。強相互作用的規範群是SU(3)，而電弱作用的規範群是SU(2)×U(1)。所以標準模型亦被稱為SU(3)×SU(2)×U(1)。
在眾玻色子中，只有希格斯玻色子不是規範玻色子。而負責傳遞引力相互作用的玻色子——引力子則未能被包括入標準模型之中。
標準模型的基本費米子
標準模型中的左旋費米子費米子符號電磁荷弱荷*弱同自旋(Weakisospin)超荷強荷（色荷)*質量**
第一代
左旋電子e-12-1/2-1/210.511MeV
左旋電子中微子νe02+1/2-1/21<50eV
左旋正子ec110110.511MeV
左旋電子反中微子\nu_e^c01001<50eV
左旋上夸克u+2/32+1/2+1/63~5MeV***
左旋下夸克d-1/32-1/2+1/63~10MeV***
左旋反上夸克uc-2/310-2/3\bar~5MeV***
左旋反下夸克dc+1/310+1/3\bar~10MeV***
第二代
左旋μ子μ-12-1/2-1/21105.6MeV
左旋μ子中微子νμ02+1/2-1/21<0.5MeV
左旋反μ子μc11011105.6MeV
左旋μ子反中微子\nu_\mu^c01001<0.5MeV
左旋魅夸克c+2/32+1/2+1/63~1.5GeV
左旋奇夸克s-1/32-1/2+1/63~100MeV
左旋反魅夸克 cc -2/3 1 0 -2/3 \bar ~1.5 GeV
左旋反奇夸克 sc +1/3 1 0 +1/3 \bar ~100 MeV
第三代
左旋τ子 τ -1 2 -1/2 -1/2 1 1.784 GeV
左旋τ子中微子 ντ 0 2 +1/2 -1/2 1 < 70 MeV
左旋反τ子 τc 1 1 0 1 1 1.784 GeV
左旋τ子反中微子 \nu_\tau^c 0 1 0 0 1 < 70 MeV
左旋頂夸克 t +2/3 2 +1/2 +1/6 3 178 GeV
左旋底夸克 b -1/3 2 -1/2 +1/6 3 ~4.7 GeV
左旋反頂夸克 tc -2/3 1 0 -2/3 \bar 178 GeV
左旋反底夸克 bc +1/3 1 0 +1/3 \bar ~4.7 GeV
這些不是一般的阿貝爾電荷 (Abelian charges), 而是李群 (Lie group) 之群表達式 (group representation) 標籤。它們不能相加。
質量實為左旋及右旋費米子的耦合 (Coupling)。例如電子之質量實為一左旋電子及一右旋電子 (左旋正子之反粒子) 之耦合。另外, 中微子在它們的質量耦合中因有大量混合, 故不能準確以味道或 (此表似乎顯示出的) 左右旋中微子質量等同來得出中微子之質量。
正式量得的實為重子 (Baryon)、強子 (Hadron) 及其他交比 (Cross section rates) 之質量。因量子色動力學之色禁閉 (QCD Confinement) 使夸克不能獨立存在, 這裡顯示的數值為夸克於量子色動力學相移重整化 (QCD Phase Transition Renormalization) 後的值。
為了計算此值, 物理學家建立了一個格點模型 (Lattice model) 並嘗試給予夸克不同的質量值, 直至接近於實驗數據為止。由於第一代的夸克質量遠低於量子色動力學所需的大小, 故其不確定性是很大的。事實上, 現今的量子色動力學的格點模型給出的夸克質量似乎比上表還小。
費米子可以分為三個“世代”。第一代包括電子、上及下夸克及電子中微子。所有普通物質都是由這一代的粒子所組成；第二及第三代粒子只能在高能量實驗中製造出來，而且會在短時間內衰變成第一代粒子。
把這些粒子排列成三代是因為每一代的四種粒子與另一代相對應的四種粒子的性質幾乎一樣，唯一的分別就是它們的質量。例如，電子跟μ子的自旋皆為半整數而電荷同樣是-1，但μ子的質量大約是電子的二百倍。
電子與電子中微子，以及在第二、三代中相對應的粒子，被統稱為輕子。它們與其他費米子不同處在於它們沒有一種叫“色”的性質，所以它們的作用力（弱力、電磁力）會隨距離增加變得越來越弱。相反，夸克間的強力會隨距離增加而增強，所以夸克永遠只會在色荷為零的組合中出現，這些不同的組合被統稱為“強子”。
強子有兩種：由三顆夸克組成的費米子，即重子（如質子及中子）；以及由夸克－反夸克對所組成的玻色子，即介子（如π介子）。
測試及預測
在W玻色子、Z玻色子、膠子、頂夸克及魅夸克未被發現前，標準模型已經預測到它們的存在，而且對它們性質的估計非常精確。
CERN的大型電子－正子對撞機測試並確定標準模型有關Z玻色子衰變的預測。
標準模型的擴展
雖然標準模型對實驗結果的解釋很成功，但它也有很大的缺陷。首先，模型中包含了許多參數，如各粒子的質量和各相互作用強度。這些數字不能只從計算中得出，而必須由實驗決定。其次，理論所預測的希格斯玻色子到現時為止仍未被發現。弱電對稱破缺還沒有滿意的解釋。再次，理論中存在所謂的自然性問題。最後，這理論未能描述引力。
首個與標準模型不相乎的實驗結果在1998年出現：日本超級神岡中微子探測器發表有關中微子振盪的結果，顯示中微子擁有非零質量。標準模型的簡單修正（引如非零質量的中微子）可以解釋這個實驗結果。這個新的模型仍叫做標準模型
大統一理論是標準模型的一個擴展。它假設SU(3)、SU(2)及U(1)群其實是一個更大的對稱群的成員。只有在高能狀態（比現時實驗能達到的能量還要高）這個對稱性才能保存；在低能狀態，它自發破缺到SU(3)×SU(2)×U(1)。第一個大統一理論（SU(5)大統一）是由Georgi及Glashow於 1974年提出的。其它流行的還有SO(10)和E(6)大統一模型。
解決自然性問題的主要方案包括technicolor模型，超對稱模型，額外空間維度等等。超弦模型則是描寫包括引力在內所有基本現象的終級理論的最主要代表。
許多標準模型的擴展都預言了質子衰變。這一現象至今沒有為實驗所證實。
