導(dǎo)讀：自然界有四大基本作用力：強力、弱力、電磁力，科學(xué)家知道它們的作用效果，但是如何從本質(zhì)上去詮釋它們呢？這就需要粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型了，簡單的說這個模型就是從本質(zhì)上去詮釋這四種相互作用力（引力目前除外）。

標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子數(shù)量以及劃分方法，一看就懂

對于物質(zhì)的基本組成大多數(shù)人了解的就是分子，再細一點就是原子或者是質(zhì)子、中子。而組成中子、質(zhì)子一類的還有更基本的粒子，這些粒子也屬于標(biāo)準(zhǔn)模型中的組成了。

標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子數(shù)量以及劃分方法，一看就懂

62種基本粒子：

一、輕子 （12種）{輕子主要參與弱作用，帶電輕子也參與電磁作用，不參與強作用。}( 文章閱讀網(wǎng)：www.sanwen.net )

01、電子。 02、正電子（電子的反粒子）

03、μ子。 04、反μ子

05、τ子。 06、反τ子

07、電子中微子。08、反電子中微子

09、μ子中微子。 10、反μ子中微子

11、τ子中微子。 12、反τ子中微子

二、夸克 （Quark，層子、虧子） (6味×3色×正反粒子=36種)

13、紅上夸克。14、反紅上夸克

15、綠上夸克。16、反綠上夸克

17、藍上夸克。18、反藍上夸克

19、紅下夸克。20、反紅下夸克

21、綠下夸克。22、反綠下夸克

23、藍下夸克。24、反藍下夸克

25、紅粲夸克。26、反紅粲夸克

27、綠粲夸克。28、反綠粲夸克

29、藍粲夸克。30、反藍粲夸克

31、紅奇夸克。32、反紅奇夸克

33、綠奇夸克。34、反綠奇夸克

35、藍奇夸克。36、反藍奇夸克

37、紅頂夸克。38、反紅頂夸克

39、綠頂夸克。40、反綠頂夸克

41、藍頂夸克。42、反藍頂夸克

43、紅底夸克。44、反紅底夸克

45、綠底夸克。46、反綠底夸克

47、藍底夸克。48、反藍底夸克

標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子數(shù)量以及劃分方法，一看就懂

三、規(guī)范玻色子（規(guī)范傳播子） （14種）

49、引力型-中性膠子(Ⅰ型開弦) 上夸克-上夸克

50、引力型-中性膠子(Ⅰ型開弦) 反上夸克-反上夸克

51、磁力型-中性膠子(Ⅰ型閉弦) （反）下夸克-（反）下夸克

52、磁力型-中性膠子(Ⅰ型閉弦) 夸克-反夸克

53、陽電力型膠子 上夸克-下夸克

54、陰電力型膠子 上夸克-下夸克

55、陽電力型膠子 反上夸克-反下夸克

56、陰電力型膠子 反上夸克-反下夸克

57、光子（光量子）

58、引力子（還是一個假設(shè)）

59、W+玻色子

60、W-玻色子

61、Z玻色子

62、希格斯玻色子Higgs Boson

標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子數(shù)量以及劃分方法，一看就懂

但細心的朋友會發(fā)現(xiàn)，這61種粒子里面，不包含我們經(jīng)常見到的粒子。比如中子，質(zhì)子，聲子，引力子，空穴子等等。為什么呢？就是我們這一章要講的。

比如說，我們經(jīng)常聽到“基本粒子”，那么什么是基本粒子？基本粒子是指人們認知的構(gòu)成物質(zhì)的最小或最基本的單位。即在不改變物質(zhì)屬性的前提下的最小體積物質(zhì)。

它是組成各種各樣物體的基礎(chǔ)，且并不會因為小而斷定它不是某種物質(zhì)。但在夸克理論提出后，人們認識到基本粒子也有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，故一般不提“基本粒子”這一說法。舉一個例子，前面的章節(jié)我們提到過電子。電子就是基本粒子。但現(xiàn)在有研究認為電子可以再分，即再分為：空穴子，軌道子，自旋子。所以從這個角度講，電子也不是基本粒子。這就是基本粒子的說法，不再嚴(yán)謹(jǐn)了。但還是會被經(jīng)常用到，所以要了解。

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根據(jù)作用力的不同，基本粒子分為夸克、輕子和傳播子三大類。在量子場論的理論框架下，這些基本粒子作為點粒子來處理。

粒子可以從不同角度去區(qū)別和研究：

大?。夯玖Ｗ右仍印⒎肿有〉枚?，現(xiàn)有最高倍的電子顯微鏡也不能觀察到。質(zhì)子、中子的大小，只有原子的十萬分之一。而輕子和夸克的尺寸更小，還不到質(zhì)子、中子的萬分之一。

質(zhì)量：粒子的質(zhì)量是粒子的另外一個主要特征量。按照粒子物理的規(guī)范理論，所有規(guī)范粒子的質(zhì)量為零。而規(guī)范不變性以某種方式被破壞了，使夸克、輕子、中間玻色子獲得質(zhì)量，即通過希格斯場，希格斯粒子獲得質(zhì)量。現(xiàn)有的粒子質(zhì)量范圍很大。光子、膠子是無質(zhì)量的，引力子也被預(yù)言為無質(zhì)量的。電子質(zhì)量很小，質(zhì)量為9.×10-28克，π介子質(zhì)量為電子質(zhì)量的280倍；質(zhì)子、中子都很重，接近電子質(zhì)量的2000倍，已知最重的粒子是頂夸克。己發(fā)現(xiàn)的六種夸克，從下夸克到頂夸克，質(zhì)量從輕到重。中微子的質(zhì)量非常小，己測得的電子中微子的質(zhì)量為電子質(zhì)量的七萬分之一。

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壽命：粒子的壽命是粒子的第三個主要特征量。電子、質(zhì)子、中微子是穩(wěn)定的，稱為 "長壽命"粒子；而其他絕大多數(shù)的粒子是不穩(wěn)定的，即可以衰變。一個自由的中子會衰變成一個質(zhì)子、一個電子和一個中微子； 一個π介子衰變成一個μ子和一個中微子。粒子的壽命以強度衰減到一半的時間來定義。

衰變有3種：α衰變、β衰變、γ衰變。質(zhì)子是最穩(wěn)定的粒子，理論認為質(zhì)子壽命大于10的33次方年。各位，這個數(shù)字其實比目前理論的宇宙年齡都大。

所有的基本粒子都是共振態(tài)，共振態(tài)的發(fā)現(xiàn)其實已經(jīng)揭開了基本粒子的秘密，即所有的基本粒子都是共振態(tài)．共振態(tài)分二類，一類是不穩(wěn)定的，如強子類；另一類是穩(wěn)定的，如電子，中子等，它門不容易發(fā)生自發(fā)衰變。不存在絕對穩(wěn)定的基本粒子，如電子在一定的條件下也會堙滅（與正電子相遇時）。產(chǎn)生基本粒子的外因是物質(zhì)波的交匯，交匯處形成波包．內(nèi)因是交匯處發(fā)生了共振，客觀表現(xiàn)為共振態(tài)－－即基本粒子的產(chǎn)生。

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但隨著人們對于粒子物理規(guī)律認識的深入，共振態(tài)的觀念已經(jīng)變化。為避免不必要的含混，粒子物理學(xué)中把粒子分為兩類：穩(wěn)定粒子和共振態(tài)。凡是不能通過強相互作用衰變的粒子稱為穩(wěn)定粒子；凡是可通過強相互作用衰變的粒子稱為共振態(tài)。按這個理解，共振態(tài)一定是強子，可和穩(wěn)定粒子中的強子屬同一層次。共振態(tài)和穩(wěn)定粒子的區(qū)分在于衰變的相互作用機制不同，而不應(yīng)簡單地歸于壽命的長短。

對稱性：粒子與粒子之間具有對稱性。有一種粒子，必存在一種反粒子。1932年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個與電子質(zhì)量相同但帶一個正電荷的粒子，稱為正電子；后來又發(fā)現(xiàn)了一個帶負電、質(zhì)量與質(zhì)子完全相同的粒子，稱為反質(zhì)子；隨后各種反夸克和反輕子也相繼被發(fā)現(xiàn)。

一對正、反粒子相碰可以湮滅，變成攜帶能量的光子，即粒子質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰浚环粗?，兩個高能粒子碰撞時有可能產(chǎn)生一對新的正、反粒子，即能量也可以轉(zhuǎn)變成具有質(zhì)量的粒子。

1932年，狄拉克關(guān)于正電子存在的預(yù)言被證實，1936年安德森因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎。1955年塞格雷和錢伯林利用高能加速器發(fā)現(xiàn)了反質(zhì)子，他們因此獲1959年物理獎。第二年又有人發(fā)現(xiàn)了反質(zhì)子。1959年王淦昌等人發(fā)現(xiàn)了反西格瑪負超子。這些都為反物質(zhì)的存在提供了證據(jù)。萊因斯等利用大型反應(yīng)堆，經(jīng)過3年的努力，終于在1956年直接探測到鈾裂變過程中所產(chǎn)生的反中微子。他因此獲 1995年物理學(xué)獎。總之每一種粒子，都有它的反粒子。

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自旋：粒子還有另一種屬性—自旋。自旋為半整數(shù)的粒子稱為費米子，為整數(shù)的稱為玻色子。首先對基本粒子提出自轉(zhuǎn)與相應(yīng)角動量概念的是1925年由 Ralph Kronig 、George Uhlenbeck 與 Samuel Goudsmit 三人所為。然而爾后在量子力學(xué)中，透過理論以及實驗驗證發(fā)現(xiàn)基本粒子可視為是不可分割的點粒子，是故物體自轉(zhuǎn)無法直接套用到自旋角動量上來，因此僅能將自旋視為一種內(nèi)在性質(zhì)，為粒子與生俱來帶有的一種角動量，并且其量值是量子化的，無法被改變（但自旋角動量的指向可以透過操作來改變）。

雙重屬性：微觀世界的粒子具有雙重屬性粒子性和波動性。描述粒子的粒子性和波動性的雙重屬性，以及粒子的產(chǎn)生和消滅過程的基本理論是量子場論。量子場論和規(guī)范理論十分成功地描述了粒子及其相互作用。

所以來說說他們的種類：

強子：強子就是所有參與強力作用的粒子的總稱。它們由夸克組成，已發(fā)現(xiàn)的夸克有六種，它們是：頂夸克、上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克和底夸克。其中理論預(yù)言頂夸克的存在，2007年1月30日發(fā)現(xiàn)于美國費米實驗室?，F(xiàn)有粒子中絕大部分是強子，質(zhì)子、中子、π介子等都屬于強子。另外還發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)，有著名的反夸克，現(xiàn)已被發(fā)現(xiàn)且正在研究其利用方法。奇怪的是夸克中有些竟然比質(zhì)子還重，這一問題還有待研究。

輕子：輕子就是只參與弱力、電磁力和引力作用，而不參與強相互作用的粒子的總稱。與玻色子和夸克不同。所有已知帶電輕子都可帶有一正電荷或一負電荷，似乎他們是粒子還是反粒子。

所有中微子和它們的反粒子都是電中性的。輕子共有六種，包括電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子。電子、μ子（渺子）、τ子（陶子，重輕子）三種帶一個單位負電荷的粒子，分別以e-、μ-、τ-表示，以及它們分別對應(yīng)的電子中微子、μ子中微子、τ子中微子三種不帶電的中微子，分別以ve、νμ、ντ表示。加上以上六種粒子各自的反粒子，共計12種輕子。(所有的中微子都不帶電，且所有的中微子都存在反粒子)。τ子是1975年發(fā)現(xiàn)的重要粒子，不參與強作用，屬于輕子，但是它的質(zhì)量很重，是電子的3600倍，質(zhì)子的1.8倍，因此又叫重輕子。

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傳播子：傳播子也屬于基本粒子。傳遞強作用的膠子共有8種，1979年在三噴注現(xiàn)象中被間接發(fā)現(xiàn)，它們可以組成膠子球，由于色禁閉現(xiàn)象，至今無法直接觀測到。光子傳遞電磁相互作用，而傳遞弱作用的W+，W-和Z0，膠子則傳遞強相互作用。重矢量玻色子是1983年發(fā)現(xiàn)的，非常重，是質(zhì)子的80一90倍。

費米子：基本費米子分為 2 類?？淇撕洼p子

實驗顯示共存在6種夸克（quark），和他們各自的反粒子。這6種夸克又可分為3“代”。他們是

第一代：u（上夸克） d（下夸克）

第二代：s（奇異夸克） c（粲夸克）

第三代：b（底夸克） t（頂夸克）

另外值得指出的是，他們之所以未能被早期的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，原因是夸克決不會單獨存在（頂夸克例外，但是頂夸克太重了而衰變又太快，早期的實驗無法制造）。他們總是成對的構(gòu)成介子，或者3個一起構(gòu)成質(zhì)子和中子這一類的重子。這種現(xiàn)象稱為夸克禁閉理論。這就是為什么早期科學(xué)家誤以為介子和重子是基本粒子。

輕子，共存在6種輕子（lepton）和他們各自的反粒子。其中3種是電子和與它性質(zhì)相似的μ子和τ子。而這三種各有一個相伴的中微子。他們也可以分為三代：

第一代：e（電子） （電中微子）

第二代：（μ子） （μ中微子）

第三代：（τ子） （τ中微子）

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摘自

玻色子（英語：boson） 是依隨玻色-愛因斯坦統(tǒng)計，自旋為整數(shù)的粒子。

這是一類在粒子之間起媒介作用、傳遞相互作用的粒子。之所以它們稱為“規(guī)范玻色子”，是因為它們與基本粒子的理論楊-米爾斯規(guī)范場理論有很密切的關(guān)系。

自然界一共存在四種相互作用，因此也可以把規(guī)范玻色子分成四類。

引力相互作用：引力子（graviton）

電磁相互作用：光子（photon）

弱相互作用（使原子衰變的相互作用）：W 及 Z 玻色子，共有3種。

強相互作用（夸克之間的相互作用）：膠子（gluon）。

所以光子和膠子也被稱為媒介子。倘若發(fā)現(xiàn)引力子，也會被歸為媒介子。

粒子物理學(xué)已經(jīng)證明電磁相互作用和弱相互作用來源于宇宙早期能量極高時的同一種相互作用，稱為“弱電相互作用”。有很多粒子物理學(xué)家猜想在更早期宇宙更高能量（普朗克尺度）時很可能這四種相互作用全都是統(tǒng)一的，這種理論稱為“大統(tǒng)一理論”。但是因為加速器能夠達到的能量相對普朗克尺度仍然非常的低，所以很難驗證而大統(tǒng)一理論主要的發(fā)展方向是超弦理論。

膠子是強相互作用的媒介子，帶有色與反色并由于色緊閉而從未被探測器觀察到過。不過，像單個的夸克一樣，它們產(chǎn)生強子噴注。在高能態(tài)環(huán)境下電子與正電子的湮沒有時產(chǎn)生三個噴注：一個夸克，一個反夸克和一個膠子是最先證明膠子存在的證據(jù)希格斯粒子。

希格斯粒子（Higgs）粒子物理學(xué)家們認為希格斯粒子與其他粒子的相互作用使其他粒子具有質(zhì)量。相互作用越強質(zhì)量就越大。希格斯粒子本身質(zhì)量極大，但加速器能量還無法達到，而理論的計算也比較困難。物理學(xué)家們于2012年7月發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子。

標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言存在一種中性希格斯粒子：H。但是也有很多科學(xué)家提出其他的可能性。

基本粒子的結(jié)構(gòu)、相互作用和運動轉(zhuǎn)化規(guī)律的理論，它的理論體系就是量子場論。按照量子場論的觀點，每一類型的粒子都由相應(yīng)的量子場描述，粒子之間的相互作用就是這些量子場之間的耦合，而這種相互作用是由規(guī)范場量子傳遞的。

20世紀(jì)30年代以來，基本粒子理論在實驗的基礎(chǔ)上有了很大進展。在粒子結(jié)構(gòu)方面，人們已經(jīng)通過對稱性的研究深入到了一個層次，肯定了強子是由層子和反層子組成的，對真空特別是對真空自發(fā)破缺也有了新的認識。在相互作用方面，發(fā)展了可描述電磁相互作用的量子電動力學(xué)，發(fā)展了能統(tǒng)一描述弱相互作用和電磁相互作用的弱電統(tǒng)一理論，可用于描述強相互作用的量子色動力學(xué)。它們無一例外都是量子規(guī)范場理論，并且都在很大程度上與實驗一致，從而使人們對各種相互作用的規(guī)律性有了更深一層的了解。

標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子數(shù)量以及劃分方法，一看就懂

基本粒子理論在本質(zhì)上是一個發(fā)展中的理論，它在許多方面還不能令人滿意。其中有兩個具有哲學(xué)意義的理論問題尚待澄清，即：層次結(jié)構(gòu)問題（見物質(zhì)結(jié)構(gòu)層次）和相互作用統(tǒng)一問題(見相互作用的統(tǒng)一理論)。

在物質(zhì)結(jié)構(gòu)的原子層次上，可以把原子中的電子和原子核分割開來；在原子核層次上，也可以把組成原子核的質(zhì)子和中子從原子核中分割出來?？墒沁M入到"基本粒子"層次后，情況有了變化。這種變化在于強子雖然是由帶"色"的層子和反層子組成的，但卻不能把層子或反層子從強子中分割出來。這種現(xiàn)象被稱為"色"禁閉。于是，在"基本粒子"層次，物質(zhì)可分的概念增添了新的內(nèi)容?？煞植⒉坏扔诳煞指睿瑥娮右詫幼雍头磳幼幼鳛榻M分，但卻不能從強子中分割出層子和反層子。"色"禁閉現(xiàn)象的原因至今還未能從理論上找到明確答案。80年代已知的層子、反層子已達36種，輕子、反輕子已達12種，再加上作為力的傳遞者的規(guī)范場粒子以及 Higgs粒子，總數(shù)已很多，這就使人們?nèi)ピO(shè)想這些粒子的結(jié)構(gòu)。物理學(xué)家們對此已經(jīng)給出許多理論模型，但各模型之間差別很大，還很難由實驗驗證和判斷究竟哪個模型正確。

基本粒子的概念也在隨著物理學(xué)的發(fā)展而不斷的變化著，人們的認識也在朝著揭示微觀世界的更深層次不斷地深入。

標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子數(shù)量以及劃分方法，一看就懂

摘自獨立學(xué)者，科普作家，藝術(shù)家靈遁者書籍《見微知著》

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