يفسر النموذج الموحد حركة جزيئات المادة و تأثير القوى و الجزيئات الحاملة .Particules porteuses.  فقد مكنت النظريات و الاكتشافات ملايين الفيزيائيين في القرن العشرين من فهم ووصف  البنيات الأساسية للمادة. يتكون الكون من اثنا عشر لبنة أساسية تحكمها أربع قوى رئيسية. يساعدنا النموذج الموحد لفيزياء الجزيئات على الفهم الأمثل للكيفية التي تترابط بهاذه اللبنات الاثنا عشر و ثلاث قوى من القوى الأربع فيما بينها (باستثناء الجاذبية). صيغ في بداية السبعينات من القرن العشرين، ومكن من تفسير نتائج تجارب عديدة و من التنبؤ بدقة بمجموعة من الظواهر المتنوعة. مع الوقت، فرض النموذج الموحد نفسه كنظرية قائمة على أسس تجريبية صلبة.

كل ما يحيط بنا مكون من جزيئات منقسمة إلى مجموعتين: الكواركز و الليبتونات. (Quarks, Leptons).

تتضمن كل مجموعة من ست جزيئات تجتمع ك «أزواج» أو «أجيال». تنتمي الجزيئات المتناهية الخفة و الاستقرار إلى الجيل الأول، بينما تنتمي الجزيئات الثقيلة و غير المستقرة إلى الجيلين الثاني و الثالث. تتكون المادة المستقرة في الكون من جزيئات الجيل الأول، لأن الجزيئات الأخرى تتفكك بسرعة و تتحول إلى جزيئات مستقرة.

تتحكم في الكون أربع قوى أساسية: القوة القوية و القوة الضعيفة و القوة الإلكتروميغناطيسية و قوة الجاذبية. حيز تأثيرها و شدتها  مختلفتان. الجاذبية أضعفها من حيث القوة ولكن حيز تأثيرها لا متناهي مثل القوة الإلكتروميغناطيسية ، من حيث حيز التاثير،  التي تفوقها من حيث الشدة والقوة.  بالنسبة للقوتين القوية والضعيفة فحيز تاثيرهما ضيق في مستوى الجزيئات التحت ذرية. القوة الضعيفة اقل قوة من القوية و الإلكتروميغناطيسية، مع أنها تبقى أقوى مقارنة بالجاذبية. وكما يدل عليه اسمها، فالقوة القوية هي الأشد من بين هذه القوى الأربع.

نعلم بأن ثلاث قوى تنتج من تبادل الجزيئات الحاملة للقوة التي تنتمي إلى عائلة كبيرة تسمى «البوزونات». تنقل جزيئات المادة كميات متقطعة من الطاقة من خلال تبادل البوزونات. جميع القوى الأساسية لها بوزونوها الخاص: «Gluon» بوزون القوة القوية، ال «فوتون» هو بوزون القوة الإلكتروميغناطيسية، و البوزونان W و   Z هما المسؤولان عن  القوة الضعيفة. و ربما يكون «graviton» هو بوزون الجاذبية رغم أنه لم يلاحظ بعد.

يتضمن النموذج الفيزيائي الموحد القوة الإلكتروميغناطيسية و القوية و الضعيفة و جزيئاتها الحاملة و يفسر بشكل كاف كيفية تأثير هذه القوى على جميع جزيئات المادة. بيد أن الجاذبية، القوة المالوفة بيننا، غير متضمنة في هذا النموذج. فقد تبين بأن وضعها فيه أمر صعب. ذلك أن النظرية الكوانطية، المعتمدة في وصف العالم الميكروسكوبي و نظرية النسبية العامة تتنافران. إلى الآن، لم يقدر احد على الموافقة بينهما رياضيا في إطار النموذج الموحد. لكن، و لحسن الحظ، فتأثير الجاذبية في المستوى الصغير للجزئيات  مهمل. فقط في وجود مستوى مهم من المادة المتكدسة يهيمن تأثيرها – كما في حالنا  أو حال الكواكب. وهذا ما يجعل النموذج الموحد يعمل رغم حذف واحدة من القوى الأساسية.

جيد، و لكن….

الوصف غير مكتمل بعد. فرغم أنه يعتبر، حتى الآن،  الوصف الأفضل الذي لدينا عن العالم التحت ذري، فإن النموذج الموحد لا يفسر كل شيء. فهو لا يدمج سوى ثلاثة قوى مؤثرة في الطبيعة بإخراج الجاذبية. تبقى أسئلة عديدة مفتوحة: ماهي المادة السوداء؟ ما ذا وقع للمادة-النقيض بعد البيغ بانغ؟ لماذا توجد ثلاثة أجيال من الكواركز و الليبتونات، بسلم كتل واسع النطاق؟ و اخيرا، توجد جزيئة تدعى «بوزون هيجز»  بالغة الأهمية في النموذج الموحد.

في 4 يوليوز 2012، أعلنت تجارب  أطلس و CMS، التي أجريت في مصادم الهادرونات  (جسيمات تحت ذرية) الكبير (مقره بالمركز الأوربي للبحوث النووية)، توصلها إلى ملاحظة جزيئة جديدة كتلتها في نطاق  (126 GeV). و هي جزئية تمثل نفس المواصفات  التي تتناسب مع بوزون هيجز.  بوزون هيجز هو التمظهر البسيط لميكانيزم  Brout–Englert–Higgs. أنواع أخرى لبوزون هيجز تتوقعها نماذج تتجاوز النموذج الموحد.

(عن المركز الأوربي للبحث النووي، بتصرف)

https://home.cern/fr/science/physics/standard-model