基本粒子

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基本粒子指人类认知构成物质个最小最基本个单位。

不过物理学是勿断发展个,人类对物质构成个认知也逐渐深入,为仔讲基本粒子个定义也会得变个。目前粒子物理学里向,标准模型理论认为个基本粒子好分夸克轻子规范玻色子希格斯粒子四大类。标准模型理论之外作兴有得质量邪气大个超粒子

基本粒子列表

基本粒子定义个变化[编辑]

传统上(20世纪前、中期)个基本粒子指质子中子电子光子搭各種介子,箇个是当时人类好探测顶小个粒子。而现代物理学发现质子、中子、介子侪是由更加基本个物事——夸克胶子构成。同时也发现仔性质搭电子类似个一系列轻子,还有性质搭光子、胶子类似个一系列规范玻色子。箇眼就是现代个物理学理解个基本粒子。

基本粒子个分类[编辑]

费米子[编辑]

夸克[编辑]

目前个实验显示共总有得6種夸克(quark),搭渠拉各自个反粒子。箇个6種夸克又好分3“代”:

第一代:u(上夸克) d(下夸克)

第二代:s(异夸克) c(粲夸克)

第三代:b(底夸克) t(顶夸克)

渠拉个质量关系是m_u \simeq m_d < m_s < m_c < m_b < m_t 。另外值得指出个是,科学家早期朆发现渠拉,是因为夸克勿会得单独存在(顶夸克例外,但是顶夸克忒重而衰变又快,早期个实验造勿出)。渠拉总归成对个构成介子,或者三隻一淘构成质子搭中子箇类个重子。箇種现象称为夸克禁闭理论。箇个就是啥体早期科学家误以为介子搭重子是基本粒子。

根据夸克模型,介子由一隻夸克搭一隻反夸克组成;重子由三隻夸克组成。

譬方,质子由两隻上夸克搭一隻下夸克组成,中子由两隻下夸克搭一隻上夸克组成。

轻子[编辑]

共总有得6種轻子(lepton)搭渠拉各自个反粒子。其中3種是电子搭渠性质相似个\mu子搭\tau子。而箇个三種各有一隻相伴个中微子。渠拉也好分三代:

第一代:e(电子) \nu_e(电子中微子)

第二代:\mu\mu子) \nu_\mu\mu子中微子)

第三代:\tau\tau子) \nu_\tau\tau子中微子)

玻色子[编辑]

规范玻色子[编辑]

箇个是一类来拉粒子之间起媒介作用、传递相互作用个粒子。之所以叫渠拉“规范玻色子”,是因为渠拉搭基本粒子个理论杨-米尔斯规范场理论有得老密切个关系。

自然界共总有得四種相互作用,因此也可以把规范玻色子分成四类。

引力相互作用引力子(graviton)

电磁相互作用光子(photon)

弱相互作用(使原子衰变个相互作用):W 搭 Z 玻色子,共总3種:W^+,W^-,Z^0

强相互作用(夸克之间个相互作用):胶子(gluon)

粒子物理学已经证明电磁相互作用弱相互作用来源于宇宙早期能量极高辰光个同一種相互作用,称为“弱电相互作用”。交关粒子物理学家猜想来拉更早宇宙更高能量(普朗克尺度)辰光很有可能箇个四種相互作用侪是统一个,箇種理论称为“大统一理论”。但是目前因为加速器能够达到个能量相对普朗克尺度仍然非常个低,所以老难验证个。而大统一理论目前主要个发展方向是超弦理论

希格斯粒子[编辑]

希格斯粒子(Higgs)是粒子物理标准模型中唯一还没有在加速器上产生出来个粒子。粒子物理学家认为希格斯粒子搭别样粒子个相互作用使其他粒子具有质量。相互作用越强质量就越大。希格斯粒子本身质量赫大,目前个加速器能量还无法达到,而理论个计算也比较困难。物理学家普遍希望能够2008年开始运行个大型强子对撞器好产生希格斯粒子。

标准模型预言存在2種希格斯粒子:H^+H^0,但是也有交关科学家提出别个可能性。

基本粒子名称搭特性[编辑]

类别

粒子名称

符号

质量/GeV

电荷/e

自旋

夸克

第一代

上夸克

u 0.3 2/3 1/2

下夸克

d 0.3 -1/3 1/2

第二代

粲 夸克

c 1.5 2/3 1/2

奇异夸克

s 0.45 -1/3 1/2

第三代

顶夸克

t 176 2/3 1/2

底夸克

b 5 -1/3 1/2

轻子

第一代

电子

e 5.1

× 10 ⁻ ⁴

-1 1/2

电子中微子

νe

小于2

×10 ⁻⁹

0 1/2

第二代

μ子

μ

0.016 -1 1/2

μ子中微子

νμ

小于2.7

×10 ⁻⁴


0 1/2

第三代

τ子

τ

1.78 -1 1/2

τ子中微子

ντ

小于3.1

×10 ⁻ ²

0 1/2

传播子

电磁

光子

γ

0 0 1/2

带电中间波色子

W

±

81

±1

1/2

中性中间波色子

Z0 91 0 1/2

胶子

G 0 0 1/2

引力

引力子

g 0 0 1/2

希格斯粒子

H0 52~1000 0 1/2

标准模型理论以外个理论性粒子[编辑]

超对称粒子[编辑]

除脱上头箇眼实验已经证明个基本粒子之外,理论粒子物理学家为仔解释一眼现有理论勿好解释个实验现象,而猜想伲宇宙里作兴存在超对称粒子。渠拉质量邪气大(相对一般粒子如质子而言),因此现有个加速器还造渠拉勿出。但是因为存在量子涨落,因此渠拉作兴来拉邪气短个辰光间隔内搭邪气小个概率下头搭阿拉可见个粒子发生相互作用,因此渠拉好间接地探测到。目前认为每種粒子侪存在对应个超对称粒子,並用来解释一眼物理现象。譬方夸克个超对称粒子用来解释正反粒子数目勿对称,中微子个超对称粒子用来解释啥体中微子个质量实介之小(但勿是0)咾啥。

假想个粒子[编辑]

有眼粒子,仅仅是理论学家个假想,而基本呒没确切个实验根据,因此作兴宇宙里根本勿存在。箇眼粒子个提出或者只是为了畀一眼现有现象一種可能个解释,或者仅仅是箇種粒子就算存在也勿会得破坏现有个物理定律,个咾阿拉呒没理由相信渠拉一定勿存在罢啦。譬方有種科学家认为占宇宙总能量约25%个“暗物质”,就是一種与别样物质作用极其微弱个但是有质量个粒子(WIMP)。此外也有眼理论研究某些速度永远大于光速个速子,以及磁单极子加速子咾啥。