導(dǎo)讀：自然界有四大基本作用力：強(qiáng)力靶溜、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)上去詮釋它們呢恐锣？這就需要粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型了，簡(jiǎn)單的說(shuō)這個(gè)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）赫段。

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

62種基本粒子：

　一读宙、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(qiáng)作用结耀。}

　　01、電子黑毅。 02枕面、正電子（電子的反粒子）

　　03、μ子唇跨。 04、反μ子

　　05、τ子高诺。 06、反τ子

　　07、電子中微子惠呼。08、反電子中微子

　　09、μ子中微子。 10、反μ子中微子

　　11樟遣、τ子中微子葵陵。 12、反τ子中微子

　二、夸克?（Quark秤朗，層子、虧子） (6味×3色×正反粒子=36種)

　　13、紅上夸克丢早。14、反紅上夸克

　　15、綠上夸克。16揍堕、反綠上夸克

　　17、藍(lán)上夸克幔烛。18、反藍(lán)上夸克

　　19狡恬、紅下夸克夫啊。20报嵌、反紅下夸克

　　21、綠下夸克。22豺总、反綠下夸克

　　23困曙、藍(lán)下夸克蹦哼。24、反藍(lán)下夸克

　　25、紅粲夸克容握。26竹祷、反紅粲夸克

　　27席覆、綠粲夸克中捆。28嫂沉、反綠粲夸克

　　29慎王、藍(lán)粲夸克北戏。30莽龟、反藍(lán)粲夸克

　　31剃毒、紅奇夸克。32幅慌、反紅奇夸克

　　33、綠奇夸克。34、反綠奇夸克

　　35、藍(lán)奇夸克。36标捺、反藍(lán)奇夸克

　　37、紅頂夸克冤今。38闺兢、反紅頂夸克

　　39、綠頂夸克戏罢。40屋谭、反綠頂夸克

　　41龟糕、藍(lán)頂夸克桐磁。42、反藍(lán)頂夸克

　　43讲岁、紅底夸克我擂。44衬以、反紅底夸克

　　45、綠底夸克校摩。46看峻、反綠底夸克

　　47、藍(lán)底夸克衙吩。48备籽、反藍(lán)底夸克

三、規(guī)范玻色子（規(guī)范傳播子） （14種）

　　49分井、引力型-中性膠子(Ⅰ型開(kāi)弦) 上夸克-上夸克

　　50、引力型-中性膠子(Ⅰ型開(kāi)弦) 反上夸克-反上夸克

　　51霉猛、磁力型-中性膠子(Ⅰ型閉弦) （反）下夸克-（反）下夸克

　　52尺锚、磁力型-中性膠子(Ⅰ型閉弦) 夸克-反夸克

　　53、陽(yáng)電力型膠子 上夸克-下夸克

　　54惜浅、陰電力型膠子 上夸克-下夸克

　　55瘫辩、陽(yáng)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坛悉、光子（光量子）

　　58伐厌、引力子（還是一個(gè)假設(shè)）

　　59、W+玻色子

　　60裸影、W-玻色子

　　61挣轨、Z玻色子

　　62、希格斯玻色子Higgs Boson

但細(xì)心的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn)轩猩，這61種粒子里面卷扮，不包含我們經(jīng)常見(jiàn)到的粒子。比如中子均践，質(zhì)子晤锹，聲子，引力子彤委，空穴子等等鞭铆。為什么呢？就是我們這一章要講的焦影。

比如說(shuō)车遂，我們經(jīng)常聽(tīng)到“基本粒子”，那么什么是基本粒子斯辰？基本粒子是指人們認(rèn)知的構(gòu)成物質(zhì)的最小或最基本的單位艰额。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)椒涯，且并不會(huì)因?yàn)樾《鴶喽ㄋ皇悄撤N物質(zhì)柄沮。但在夸克理論提出后，人們認(rèn)識(shí)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(shuō)法祖搓。舉一個(gè)例子狱意，前面的章節(jié)我們提到過(guò)電子。電子就是基本粒子拯欧。但現(xiàn)在有研究認(rèn)為電子可以再分详囤，即再分為：空穴子，軌道子镐作，自旋子藏姐。所以從這個(gè)角度講，電子也不是基本粒子该贾。這就是基本粒子的說(shuō)法羔杨，不再嚴(yán)謹(jǐn)了。但還是會(huì)被經(jīng)常用到杨蛋，所以要了解兜材。

根據(jù)作用力的不同，基本粒子分為夸克逞力、輕子和傳播子三大類曙寡。在量子場(chǎng)論的理論框架下，這些基本粒子作為點(diǎn)粒子來(lái)處理寇荧。

粒子可以從不同角度去區(qū)別和研究：

大小：基本粒子要比原子举庶、分子小得多，現(xiàn)有最高倍的電子顯微鏡也不能觀察到揩抡。質(zhì)子灯变、中子的大小，只有原子的十萬(wàn)分之一捅膘。而輕子和夸克的尺寸更小添祸，還不到質(zhì)子、中子的萬(wàn)分之一寻仗。

質(zhì)量：粒子的質(zhì)量是粒子的另外一個(gè)主要特征量刃泌。按照粒子物理的規(guī)范理論，所有規(guī)范粒子的質(zhì)量為零署尤。而規(guī)范不變性以某種方式被破壞了耙替，使夸克、輕子曹体、中間玻色子獲得質(zhì)量俗扇，即通過(guò)希格斯場(chǎng)，希格斯粒子獲得質(zhì)量』穑現(xiàn)有的粒子質(zhì)量范圍很大铜幽。光子滞谢、膠子是無(wú)質(zhì)量的，引力子也被預(yù)言為無(wú)質(zhì)量的除抛。電子質(zhì)量很小狮杨，質(zhì)量為9.10953×10-28克，π介子質(zhì)量為電子質(zhì)量的280倍到忽；質(zhì)子橄教、中子都很重，接近電子質(zhì)量的2000倍喘漏，已知最重的粒子是頂夸克护蝶。己發(fā)現(xiàn)的六種夸克，從下夸克到頂夸克翩迈，質(zhì)量從輕到重持灰。中微子的質(zhì)量非常小，己測(cè)得的電子中微子的質(zhì)量為電子質(zhì)量的七萬(wàn)分之一帽馋。

壽命：粒子的壽命是粒子的第三個(gè)主要特征量。電子比吭、質(zhì)子绽族、中微子是穩(wěn)定的，稱為 "長(zhǎng)壽命"粒子衩藤；而其他絕大多數(shù)的粒子是不穩(wěn)定的吧慢，即可以衰變。一個(gè)自由的中子會(huì)衰變成一個(gè)質(zhì)子赏表、一個(gè)電子和一個(gè)中微子检诗； 一個(gè)π介子衰變成一個(gè)μ子和一個(gè)中微子。粒子的壽命以強(qiáng)度衰減到一半的時(shí)間來(lái)定義瓢剿。

衰變有3種：α衰變逢慌、β衰變、γ衰變间狂。質(zhì)子是最穩(wěn)定的粒子攻泼，理論認(rèn)為質(zhì)子壽命大于10的33次方年。各位鉴象，這個(gè)數(shù)字其實(shí)比目前理論的宇宙年齡都大忙菠。

所有的基本粒子都是共振態(tài)，共振態(tài)的發(fā)現(xiàn)其實(shí)已經(jīng)揭開(kāi)了基本粒子的秘密纺弊，即所有的基本粒子都是共振態(tài)．共振態(tài)分二類牛欢，一類是不穩(wěn)定的，如強(qiáng)子類淆游；另一類是穩(wěn)定的傍睹，如電子隔盛，中子等，它門(mén)不容易發(fā)生自發(fā)衰變焰望。不存在絕對(duì)穩(wěn)定的基本粒子骚亿，如電子在一定的條件下也會(huì)堙滅（與正電子相遇時(shí)）。產(chǎn)生基本粒子的外因是物質(zhì)波的交匯熊赖，交匯處形成波包．內(nèi)因是交匯處發(fā)生了共振来屠，客觀表現(xiàn)為共振態(tài)－－即基本粒子的產(chǎn)生。

但隨著人們對(duì)于粒子物理規(guī)律認(rèn)識(shí)的深入震鹉，共振態(tài)的觀念已經(jīng)變化俱笛。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)传趾。凡是不能通過(guò)強(qiáng)相互作用衰變的粒子稱為穩(wěn)定粒子迎膜；凡是可通過(guò)強(qiáng)相互作用衰變的粒子稱為共振態(tài)。按這個(gè)理解浆兰，共振態(tài)一定是強(qiáng)子磕仅，可和穩(wěn)定粒子中的強(qiáng)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(jī)制不同簸呈，而不應(yīng)簡(jiǎn)單地歸于壽命的長(zhǎng)短榕订。

對(duì)稱性：粒子與粒子之間具有對(duì)稱性。有一種粒子蜕便，必存在一種反粒子劫恒。1932年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與電子質(zhì)量相同但帶一個(gè)正電荷的粒子，稱為正電子轿腺；后來(lái)又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)帶負(fù)電两嘴、質(zhì)量與質(zhì)子完全相同的粒子，稱為反質(zhì)子族壳；隨后各種反夸克和反輕子也相繼被發(fā)現(xiàn)憔辫。

一對(duì)正、反粒子相碰可以湮滅仿荆，變成攜帶能量的光子螺垢，即粒子質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰浚环粗蹈瑁瑑蓚€(gè)高能粒子碰撞時(shí)有可能產(chǎn)生一對(duì)新的正枉圃、反粒子，即能量也可以轉(zhuǎn)變成具有質(zhì)量的粒子庐冯。

1932年孽亲，狄拉克關(guān)于正電子存在的預(yù)言被證實(shí)，1936年安德森因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)展父。1955年塞格雷和錢(qián)伯林利用高能加速器發(fā)現(xiàn)了反質(zhì)子返劲，他們因此獲1959年物理獎(jiǎng)玲昧。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(fù)超子篮绿。這些都為反物質(zhì)的存在提供了證據(jù)孵延。萊因斯等利用大型反應(yīng)堆，經(jīng)過(guò)3年的努力亲配，終于在1956年直接探測(cè)到鈾裂變過(guò)程中所產(chǎn)生的反中微子尘应。他因此獲 1995年物理學(xué)獎(jiǎng)『鸹ⅲ總之每一種粒子犬钢，都有它的反粒子。

自旋：粒子還有另一種屬性—自旋思灰。自旋為半整數(shù)的粒子稱為費(fèi)米子玷犹，為整數(shù)的稱為玻色子。首先對(duì)基本粒子提出自轉(zhuǎn)與相應(yīng)角動(dòng)量概念的是1925年由 Ralph Kronig 洒疚、George Uhlenbeck 與 Samuel Goudsmit 三人所為歹颓。然而爾后在量子力學(xué)中，透過(guò)理論以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)基本粒子可視為是不可分割的點(diǎn)粒子油湖，是故物體自轉(zhuǎn)無(wú)法直接套用到自旋角動(dòng)量上來(lái)巍扛，因此僅能將自旋視為一種內(nèi)在性質(zhì)，為粒子與生俱來(lái)帶有的一種角動(dòng)量肺魁，并且其量值是量子化的电湘，無(wú)法被改變（但自旋角動(dòng)量的指向可以透過(guò)操作來(lái)改變）隔节。

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

所以來(lái)說(shuō)說(shuō)他們的種類：

強(qiáng)子：強(qiáng)子就是所有參與強(qiáng)力作用的粒子的總稱。它們由夸克組成幻妓，已發(fā)現(xiàn)的夸克有六種蹦误，它們是：頂夸克、上夸克肉津、下夸克强胰、奇異夸克、粲夸克和底夸克妹沙。其中理論預(yù)言頂夸克的存在偶洋，2007年1月30日發(fā)現(xiàn)于美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室。現(xiàn)有粒子中絕大部分是強(qiáng)子距糖，質(zhì)子玄窝、中子牵寺、π介子等都屬于強(qiáng)子。另外還發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)恩脂，有著名的反夸克帽氓，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)子還重俩块，這一問(wèn)題還有待研究黎休。

輕子：輕子就是只參與弱力、電磁力和引力作用典阵，而不參與強(qiáng)相互作用的粒子的總稱奋渔。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(fù)電荷壮啊，似乎他們是粒子還是反粒子嫉鲸。

所有中微子和它們的反粒子都是電中性的。輕子共有六種歹啼，包括電子玄渗、電子中微子、μ子狸眼、μ子中微子藤树、τ子、τ子中微子拓萌。電子岁钓、μ子（渺子）、τ子（陶子微王，重輕子）三種帶一個(gè)單位負(fù)電荷的粒子屡限，分別以e-、μ-炕倘、τ-表示钧大，以及它們分別對(duì)應(yīng)的電子中微子、μ子中微子罩旋、τ子中微子三種不帶電的中微子啊央，分別以ve、νμ涨醋、ντ表示瓜饥。加上以上六種粒子各自的反粒子，共計(jì)12種輕子浴骂。(所有的中微子都不帶電乓土，且所有的中微子都存在反粒子)。τ子是1975年發(fā)現(xiàn)的重要粒子靠闭，不參與強(qiáng)作用帐我，屬于輕子坎炼，但是它的質(zhì)量很重，是電子的3600倍拦键，質(zhì)子的1.8倍谣光，因此又叫重輕子。

傳播子：傳播子也屬于基本粒子芬为。傳遞強(qiáng)作用的膠子共有8種萄金，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媚朦，由于色禁閉現(xiàn)象氧敢，至今無(wú)法直接觀測(cè)到。光子傳遞電磁相互作用询张，而傳遞弱作用的W+孙乖，W-和Z0，膠子則傳遞強(qiáng)相互作用份氧。重矢量玻色子是1983年發(fā)現(xiàn)的唯袄，非常重，是質(zhì)子的80一90倍蜗帜。

費(fèi)米子：基本費(fèi)米子分為 2 類恋拷。夸克和輕子

實(shí)驗(yàn)顯示共存在6種夸克（quark）厅缺，和他們各自的反粒子蔬顾。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）

另外值得指出的是湘捎，他們之所以未能被早期的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)诀豁，原因是夸克決不會(huì)單獨(dú)存在（頂夸克例外，但是頂夸克太重了而衰變又太快消痛，早期的實(shí)驗(yàn)無(wú)法制造）且叁。他們總是成對(duì)的構(gòu)成介子都哭，或者3個(gè)一起構(gòu)成質(zhì)子和中子這一類的重子秩伞。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欺矫。

輕子纱新，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子穆趴。而這三種各有一個(gè)相伴的中微子脸爱。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）

摘自

玻色子（英語(yǔ)：boson） 是依隨玻色-愛(ài)因斯坦統(tǒng)計(jì)，自旋為整數(shù)的粒子未妹。

這是一類在粒子之間起媒介作用簿废、傳遞相互作用的粒子空入。之所以它們稱為“規(guī)范玻色子”，是因?yàn)樗鼈兣c基本粒子的理論楊-米爾斯規(guī)范場(chǎng)理論有很密切的關(guān)系族檬。

自然界一共存在四種相互作用歪赢，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 玻色子单料，共有3種埋凯。

強(qiáng)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扫尖。倘若發(fā)現(xiàn)引力子白对，也會(huì)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(lái)源于宇宙早期能量極高時(shí)的同一種相互作用换怖，稱為“弱電相互作用”甩恼。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(shí)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”沉颂。但是因?yàn)榧铀倨髂軌蜻_(dá)到的能量相對(duì)普朗克尺度仍然非常的低媳拴，所以很難驗(yàn)證而大統(tǒng)一理論主要的發(fā)展方向是超弦理論跨嘉。

膠子是強(qiáng)相互作用的媒介子侵佃，帶有色與反色并由于色緊閉而從未被探測(cè)器觀察到過(guò)。不過(guò)姐扮，像單個(gè)的夸克一樣抬探，它們產(chǎn)生強(qiáng)子噴注子巾。在高能態(tài)環(huán)境下電子與正電子的湮沒(méi)有時(shí)產(chǎn)生三個(gè)噴注：一個(gè)夸克，一個(gè)反夸克和一個(gè)膠子是最先證明膠子存在的證據(jù)希格斯粒子小压。

希格斯粒子（Higgs）粒子物理學(xué)家們認(rèn)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)量线梗。相互作用越強(qiáng)質(zhì)量就越大。希格斯粒子本身質(zhì)量極大怠益，但加速器能量還無(wú)法達(dá)到仪搔，而理論的計(jì)算也比較困難。物理學(xué)家們于2012年7月發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子蜻牢。

標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言存在一種中性希格斯粒子：H烤咧。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)抢呆、相互作用和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化規(guī)律的理論煮嫌，它的理論體系就是量子場(chǎng)論。按照量子場(chǎng)論的觀點(diǎn)抱虐，每一類型的粒子都由相應(yīng)的量子場(chǎng)描述昌阿，粒子之間的相互作用就是這些量子場(chǎng)之間的耦合，而這種相互作用是由規(guī)范場(chǎng)量子傳遞的。

20世紀(jì)30年代以來(lái)懦冰，基本粒子理論在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上有了很大進(jìn)展灶轰。在粒子結(jié)構(gòu)方面，人們已經(jīng)通過(guò)對(duì)稱性的研究深入到了一個(gè)層次刷钢，肯定了強(qiáng)子是由層子和反層子組成的框往，對(duì)真空特別是對(duì)真空自發(fā)破缺也有了新的認(rèn)識(shí)。在相互作用方面闯捎，發(fā)展了可描述電磁相互作用的量子電動(dòng)力學(xué)椰弊，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(qiáng)相互作用的量子色動(dòng)力學(xué)瓤鼻。它們無(wú)一例外都是量子規(guī)范場(chǎng)理論秉版，并且都在很大程度上與實(shí)驗(yàn)一致，從而使人們對(duì)各種相互作用的規(guī)律性有了更深一層的了解茬祷。

基本粒子理論在本質(zhì)上是一個(gè)發(fā)展中的理論清焕，它在許多方面還不能令人滿意。其中有兩個(gè)具有哲學(xué)意義的理論問(wèn)題尚待澄清祭犯，即：層次結(jié)構(gòu)問(wèn)題（見(jiàn)物質(zhì)結(jié)構(gòu)層次）和相互作用統(tǒng)一問(wèn)題(見(jiàn)相互作用的統(tǒng)一理論)秸妥。

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(kāi)來(lái)沃粗；在原子核層次上粥惧，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(lái)∽钪眩可是進(jìn)入到"基本粒子"層次后突雪，情況有了變化。這種變化在于強(qiáng)子雖然是由帶"色"的層子和反層子組成的涡贱，但卻不能把層子或反層子從強(qiáng)子中分割出來(lái)咏删。這種現(xiàn)象被稱為"色"禁閉。于是问词，在"基本粒子"層次督函，物質(zhì)可分的概念增添了新的內(nèi)容〖づ玻可分并不等于可分割辰狡，強(qiáng)子以層子和反層子作為組分，但卻不能從強(qiáng)子中分割出層子和反層子灌灾。"色"禁閉現(xiàn)象的原因至今還未能從理論上找到明確答案搓译。80年代已知的層子悲柱、反層子已達(dá)36種锋喜，輕子、反輕子已達(dá)12種，再加上作為力的傳遞者的規(guī)范場(chǎng)粒子以及 Higgs粒子嘿般，總數(shù)已很多段标，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(duì)此已經(jīng)給出許多理論模型炉奴，但各模型之間差別很大逼庞，還很難由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和判斷究竟哪個(gè)模型正確。

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

摘自獨(dú)立學(xué)者，科普作家砸逊，藝術(shù)家靈遁者書(shū)籍《見(jiàn)微知著》