基本粒子

粒子物理学中，基本粒子（英语：elementary particle）是组成物质最基本的单位。目前在标准模型理论的架构下，已知的基本粒子可以分为费米子（包含夸克和轻子）以及玻色子（包含规范玻色子和希格斯粒子,也称传播子）。由两个或更多基本粒子所组成的则称作复合粒子(如中子、质子、和介子)。 我们日常生活中的物质由原子所组成。过去原子被认为是基本粒子，原子这个词来自古希腊语中“不可切分的”。之后，原子核被发现是由质子和中子所构成。20世纪前、中期的基本粒子是指质子、中子、电子、光子和各种介子，这是当时人类所能探测的最小粒子。随著实验和量子场论的进展，发现质子、中子、介子是由更基本的夸克和胶子所组成。同时人类也陆续发现了性质和电子类似的一系列轻子，还有性质和光子、胶子类似的一系列规范玻色子。这些都是现代的物理学所理解的基本粒子。 基本粒子(次原子粒子),分类如下: 费米子 基本费米子分为 2 类：夸克和轻子。 夸克 目前的实验显示共存在6种夸克，和他们各自的反粒子。这6种夸克又可分为3“代”。他们是 第一代：u（上夸克） d（下夸克） 第二代：s（奇异夸克） c（粲夸克） 第三代：b（底夸克） t（顶夸克） 它们的质量关系(见上图)。另外值得指出的是，他们之所以未能被早期的科学家发现，原因是夸克决不会单独存在（顶夸克例外，但是顶夸克太重了而衰变又太快，早期的实验无法制造）。他们总是成对地构成介子(见下图)，或者3个一起构成质子和中子这一类的重子(见下图)。这种现象称为夸克禁闭理论。这就是为什么早期科学家误以为介子和重子是基本粒子。 轻子 共存在6种轻子和他们各自的反粒子。其中3种是电子和与它性质相似的重电子。而这三种各有一个相伴的中微子。他们也可以分为三代： 第一代：（电子） （电中微子） 第二代：（μ子）（μ中微子） 第三代：（涛子） （τ中微子） 请点击输入图片描述 玻色子 玻色子是依随玻色-爱因斯坦统计，自旋为整数的粒子。 规范玻色子 这是一类在粒子之间起媒介作用、传递相互作用的粒子。之所以它们称为“规范玻色子”，是因为它们与基本粒子的理论杨-米尔斯规范场理论有很密切的关系。 自然界一共存在四种相互作用，因此也可以把规范玻色子分成四类。 引力相互作用：引力子(尚惟理论性） 电磁相互作用：光子 弱相互作用（使粒子衰变的相互作用）：W及Z玻色子，共有3种：W+,W-,Z0 强相互作用（夸克之间的相互作用）：胶子 粒子物理学已经证明电磁相互作用和弱相互作用来源于宇宙早期能量极高时的同一种相互作用，称为“弱电相互作用”。有很多粒子物理学家猜想在更早期宇宙更高能量（普朗克尺度）时很可能这四种相互作用全都是统一的，这种理论称为"万有理论"。但是目前因为加速器能够达到的能量相对普朗克尺度仍然非常的低，所以很难验证。而大统一理论目前主要的发展方向是超弦理论。 普朗克尺度粒子 胶子 胶子是强相互作用的媒介子，带有色与反色并由于色紧闭而从未被探测器观察到过。不过，像单个的夸克一样，它们产生强子喷注。在高能态环境下电子与正电子的对灭有时产生三个喷注：一个夸克，一个反夸克和一个胶子是最先证明胶子存在的证据。 希格斯玻色子 希格斯玻色子是一种具有质量的玻色子，没有自旋，不带电荷，非常不稳定，在生成后会立刻衰变。在标准模型预言的61种基本粒子中，希格斯玻色子是最后一种被实验证实的粒子。 弱相互作用（使粒子衰变的相互作用）：W及Z玻色子，共有3种：W+,W-,Z0 强相互作用（夸克之间的相互作用）：胶子 粒子物理学已经证明电磁相互作用和弱相互作用来源于宇宙早期能量极高时的同一种相互作用，称为“弱电相互作用”。有很多粒子物理学家猜想在更早期宇宙更高能量（普朗克尺度）时很可能这四种相互作用全都是统一的，这种理论称为"万有理论"。但是目前因为加速器能够达到的能量相对普朗克尺度仍然非常的低，所以很难验证。而大统一理论目前主要的发展方向是超弦理论。 普朗克尺度粒子 胶子 胶子是强相互作用的媒介子，带有色与反色并由于色紧闭而从未被探测器观察到过。不过，像单个的夸克一样，它们产生强子喷注。在高能态环境下电子与正电子的对灭有时产生三个喷注：一个夸克，一个反夸克和一个胶子是最先证明胶子存在的证据。 希格斯玻色子 希格斯玻色子是一种具有质量的玻色子，没有自旋，不带电荷，非常不稳定，在生成后会立刻衰变。在标准模型预言的61种基本粒子中，希格斯玻色子是最后一种被实验证实的粒子。 图中＋－号代表不可分割的最小正负电磁信息单位-量子比特（qubit） （名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源图于比特 It from bit 量子信息研究兴盛后,此概念升华为，万物源于量子比特） 注：位元即比特

宇宙中的基本粒子可以分为两大类：费米子和玻色子。这些基本粒子构成了我们周围世界的基础。以下是一些基本粒子的示例： 费米子（构成物质的粒子）： 夸克（quarks）：夸克是构成质子和中子等强子的基本粒子，共有六种“味道”，分别是上（up）、下（down）、奇（charm）、怪（strange）、顶（top）和底（bottom）夸克。 轻子（leptons）：轻子包括电子、μ子、τ子及它们对应的中微子，即电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。 玻色子（传递相互作用的粒子）： 光子（photon）：负责传递电磁力，也是电磁波（包括光）的量子。 胶子（gluon）：负责传递强核力，主要作用于夸克之间。 W和Z玻色子：负责传递弱核力，主要作用于轻子和夸克之间。 Higgs玻色子：与希格斯场相关，负责赋予其他基本粒子质量。 以上仅是标准模型（Standard Model）中的基本粒子。标准模型是目前物理学界描述基本粒子和它们之间相互作用的最成功的理论。然而，该理论并没有完全解释宇宙中的所有现象，比如暗物质和暗能量。科学家们仍在探索可能存在的其他基本粒子。

宇宙中基本粒子有三类: 根据作用力的不同，可以分为夸克、轻子和传播子。 所谓的基本粒子就是要比原子、分子要小得多，即使在高倍显微镜下也难以观察到。 有些粒子极易衰变。粒子与粒子之间有对称性，一种粒子存在，必有一种反粒子，如正电子和负电子。质子与反质子。粒子还具有自旋特性。