Loading AI tools
維基媒體列表條目 来自维基百科,自由的百科全书
這是一份粒子物理學的粒子清單,包括已知的和假設的基本粒子,以及由它們合成的複合粒子。
基本粒子是沒有可測量的內在結構的粒子,就是說,它不是其他粒子的複合。它們是量子場論的基本物質。基本粒子可以根據它們的自旋分類,費米子有半整數自旋而玻色子有整數自旋。
「標準模型」所呈現的是我們目前對於基本粒子物理的了解,人們已觀測到所有標準模型中的粒子。
費米子具有半整數自旋,每個費米子都有對應的反粒子。費米子是所有物質的基本組成成份。費米子有兩種形式,一種是夸克另一種是輕子,它們最大的不同是前者有色荷相互作用而後者沒有。
世代 | 同位旋 | 特點 | 名稱 | 符號 | 電荷e | 質量(MeV/c2) | 反粒子 | 符號 | 電荷e |
1 | 1/2 | Iz=-1/2 | 下夸克 | −1/3 | 4.7 | 反下夸克 | +1/3 | ||
1/2 | Iz=+1/2 | 上夸克 | +2/3 | 2.2 | 反上夸克 | −2/3 | |||
2 | 0 | S=-1 | 奇夸克 | −1/3 | 95 | 反奇夸克 | +1/3 | ||
0 | C=1 | 魅夸克 | +2/3 | 1275 | 反魅夸克 | −2/3 | |||
3 | 0 | B=-1 | 底夸克 | −1/3 | 4180 | 反底夸克 | +1/3 | ||
0 | T=1 | 頂夸克 | +2/3 | 173000 ± 400 | 反頂夸克 | −2/3 |
玻色子有整數自旋,基本相互作用是由規範玻色子傳遞,希格斯玻色子涉及到規範玻色子和費米子獲得質量的機制。
每個膠子帶有一個單位色荷的顏色與一個單位色荷的反顏色。顏色可以是紅色、藍色或綠色。反顏色可以是反紅色、反綠色或反藍色。所以,膠子可能處於九種不同的色態,分別為
、、、、、、、、
實際而言,膠子是處於這九種色態的線性獨立組合,色單態並不存在,所以只有八種色態,分別為
。 |
希格斯玻色子主要是為了解釋粒子質量的起源。在被稱為希格斯機制的過程中,希格斯玻色子和標準模型中的其他費米子通過的SU(2)規範對稱性的自發破缺獲得質量。
最小超對稱標準模型(MSSM)預測有多個希格斯玻色子(、、、、、)。
重力子被加在列表中,雖然它不是由標準模型預測的,但在量子場論等理論中是存在的。
根據超對稱理論的預測,標準模型中的每一個粒子都存在一個與其對應,自旋相差1/2的超對稱粒子(Superpartner)。雖然目前為止,超對稱粒子還沒有被實驗所證實,但是它們很有可能在歐洲大型強子對撞機中被發現。費米子的超粒子是超費米子(Sfermion),命名時在每種費米子前加一個s。玻色子的超粒子,命名時在每種玻色子後加一個ino。
超夸克(squarks,符號)是夸克對應的超對稱粒子,自旋為0。
超輕子(Sleptons,符號)是輕子對應的超對稱粒子,自旋為0,包括純量電子、純量緲子、純量陶子、純量微中子。許多標準模型的擴展提出,可能需要解釋LSND的結果。一個不參加除重力以外的任何相互作用的純量微中子,MSSM中右旋微中子相對應的粒子,被稱為惰性微中子(Sterile neutrino)。
超規範子(gaugino,符號)是規範玻色子對應的超對稱粒子
超規範子 | 符號 | 本徵態 | 自旋 | R-宇稱 | 規範場論 | 種類數 | 註釋 | 對應規範玻色子 | 符號 | 自旋 | R-宇稱 | 種類數 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
馬約拉納費米子 Majorana fermion 對應 中性玻色子 | ||||||||||||
超重力子 Gravitino | 3⁄2 | -1 | 1 | 重力子 | 2 | +1 | 1 | |||||
超膠子 gluino | 1⁄2 | -1 | 8 | 膠子 | 1 | +1 | 8 | |||||
超B子 Bino | 1⁄2 | -1 | 1 | 弱超電荷力 | B玻色子 | 1 | +1 | 1 | ||||
超W子 Wino | 、、 | 1⁄2 | -1 | 3 | W玻色子 | 、、 | 1 | +1 | 1 | |||
超中性子 Neutralino | () |
、、、 (、、、) |
1⁄2 | -1 | 4 | 、、混合態。 | 希格斯玻色子、 Z玻色子、光子 |
、、 | 1 | +1 | ||
超光子 photino | 1⁄2 | -1 | 1 | 、混合態 | 光子 | 1 | +1 | 1 | ||||
超Z子 Zino | 1⁄2 | -1 | 1 | 、混合態 | Z玻色子 | 1 | +1 | 1 | ||||
狄拉克費米子 Dirac-Fermionen 對應 荷電玻色子 | ||||||||||||
超荷子 chargino | () |
/ ( / ) / ( / ) |
1⁄2 | -1 | 4 | 、的線性組合。 | 希格斯玻色子、 W玻色子 |
、 | 1 | +1 | ||
帶電超W子 Wino | 、 | 1⁄2 | -1 | 2 | 、混合態。 | W玻色子 | 1 | +1 | 2 |
超希格斯粒子(Higgsino,符號)是純量玻色子希格斯玻色子對應的超對稱粒子
超希格斯粒子 | 符號 | 本徵態 | 自旋 | R-宇稱 | 對稱性 | 種類數 | 註釋 | 對應希格斯玻色子 | 符號 | 自旋 | R-宇稱 | 種類數 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
超希格斯粒子 | 、 | 1⁄2 | -1 | 純量 | 2 | 希格斯玻色子 | 0 | +1 | 1 | |||
中性超希格斯粒子 | 、 | 1⁄2 | -1 | 純量 | 2 | 中性希格斯玻色子 | 、、 | 0 | +1 | 1 | ||
帶電超希格斯粒子 | 、 | 1⁄2 | -1 | 純量 | 2 | 帶電希格斯玻色子 | 0 | +1 | 2 | |||
贗純量超希格斯粒子 | 1⁄2 | -1 | 贗純量 | 1 | 贗純量希格斯玻色子 | 0 | +1 | 1 |
註:正如光子,Z玻色子和W±玻色子是B0, W0, W1 和 W2的疊加態。相對應地,超光子,zino和wino±是bino0, wino0, wino1 和 wino2的疊加態。
其它理論預言存在另外的玻色子:
名稱 | 自旋 | 註釋 |
---|---|---|
重力子graviton | 2 | 解釋量子重力 |
對偶重力子dual graviton | 2 | 在超重力的電磁二重性下的對偶重力 |
重力純量子graviscalar | 0 | 也稱為radion |
重力光子graviphoton | 1 | 也稱為gravivector |
軸子axion | 0 | 用來解決CP守衡的問題,暗物質的一個可能的候選者。 |
超軸子axino | 1⁄2 | 也叫軸微子,解決CP守衡的問題在超對稱粒子上的擴展。 |
純量軸子saxion | 0 | |
軸味子axiflavon | 0 | 也稱為味軸子 flaxion |
膜子branon | ? | 膜宇宙模型。 |
脹子dilaton | 0 | 一些弦理論的預測。 |
脹微子dilatino | 1⁄2 | dilaton的超對稱粒子 |
X及Y玻色子 X and Y bosons | 1 | 大一統理論GUT |
W'及Z'玻色子 W' and Z' bosons | 1 | W+′, W−′, Z′ |
暴脹子inflaton | 0 | 暴脹理論假設迄今仍不明的純量場和它的相關粒子 |
磁單極子Magnetic monopole | ? | 帶單一磁荷的粒子,大一統理論GUT |
雙荷子dyon | ? | 既帶電荷又帶磁荷的粒子,大一統理論GUT |
磁光子magnetic photon | 1 | 磁單極和雙光子理論 |
馬約拉納粒子majoron | 0 | 預測微中子質量機制,其反粒子是其本身。 |
馬約拉納費米子majorana fermion | 1⁄2 ; 3⁄2 ?... | 超規範子(Gluinos)、超中性子(neutralinos)及其他。其反粒子是其本身。 |
變色龍粒子Chameleon particle | 0 | 暗能量和暗物質的一個可能的候選者,可能有助於研究宇宙膨脹。 |
鏡像粒子 Mirror particles | ? | 重建奇偶對稱性 |
卡魯扎-克萊因粒子 Kaluza-Klein towers | ? | 是由一些額外維度模型預測,表現為四維時空以外的額外維的額外質量。 |
夸克和輕子的理論結構模型:
所有受到強相互作用影響的亞原子粒子都被稱為強子。
介子由一個夸克和一個反夸克組成,夸克偶素(Quarkonium)由正反同一夸克構成的束縛態。
自旋(S) | 角動量算符(L) | 總角動量量子數(J) |
宇稱(P) P=(−1)L+1 |
C-宇稱(C) C=(−1)L+S |
JPC | 介子的類型 |
---|---|---|---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | − | + | 0−+ | 贗純量介子(Pseudoscalar meson) |
1 | 1 | + | − | 1+− | 贗向量介子(Pseudovector meson) | |
2 | 2 | − | + | 2−+ | ||
3 | 3 | + | − | 3+− | ||
1 | 0 | 1 | − | − | 1−− | 向量介子(Vector meson) |
1 | 2, 1, 0 | + | + | 2++, 1++, 0++ | 純量介子(Scalar meson)0++ 軸向量介子(Axial-vector meson)1++ 張量介子(Tensor meson)2++ | |
2 | 3, 2, 1 | − | − | 3−−, 2−−, 1−− | 向量介子(Vector meson)1−− 贗張量介子(Pseudotensor meson)2−− | |
3 | 4, 3, 2 | + | + | 4++, 3++, 2++ | 張量介子(Tensor meson)2++ |
介子的分類與命名
† C-宇稱只與中性介子有關。
†† 當JPC=1−−(1³S1)時ψ介子被稱為J/ψ介子
由於一些符號可能指向一個以上的粒子,因此有一些額外的規則:
重子由三個夸克或反夸克組成。雙夸克(Diquark)或雙夸克關聯/聚類是一個假設狀態,重子內的三個夸克分成兩組,相應的重子模型稱為夸克-雙夸克模型。雙夸克通常被視為一個亞原子粒子,第三夸克通過強相互作用與之相互作用。二夸克的存在是一個有爭議的問題,但它有助於解釋某些核子性質,並重現對核子結構敏感的實驗數據。
自旋(S) | 角動量算符(L) | 總角動量量子數(J) |
宇稱(P) P=(−1)L |
JP |
---|---|---|---|---|
1/2 | 0 | 1/2 | + | 1/2+ |
1 | 3/2, 1/2 | − | 3/2−, 1/2− | |
2 | 5/2, 3/2 | + | 5/2+, 3/2+ | |
3 | 7/2, 5/2 | − | 7/2−, 5/2− | |
3/2 | 0 | 3/2 | + | 3/2+ |
1 | 5/2, 3/2, 1/2 | − | 5/2−, 3/2−, 1/2− | |
2 | 7/2, 5/2, 3/2, 1/2 | + | 7/2+, 5/2+, 3/2+, 1/2+ | |
3 | 9/2, 7/2, 5/2, 3/2 | − | 9/2−, 7/2−, 5/2−, 3/2− |
重子的分類與命名
根據同位旋(I)和所含夸克的種類將重子分為兩類六組:
命名規則依據的是輕夸克(上夸克、下夸克、奇夸克)與重夸克(粲夸克、底夸克、頂夸克)的組合情況,規則涵蓋了六種夸克所有可能的三夸克組合的情況,包括包含頂夸克的組合:
實際使用時還有一些額外的規則對重子之間進行區別,會用到一些不同的符號:
N | 夸克 | JP
|
Σ JP=1⁄2+ | 夸克 | JP | Σ JP=3⁄2+ | 夸克 | JP | ΞJP=1⁄2+ | 夸克 | JP | ΞJP=3⁄2+ | 夸克 | JP | ΩJP=1⁄2+ | 夸克 | JP | ΩJP=3⁄2+ | 夸克 | JP |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
p / p+ / N+ |
u u d |
1⁄2+ | Σ+ |
u u s |
1⁄2+ | Σ∗+ |
u u s |
3⁄2+ | Ξ0 |
u s s |
1⁄2+* | Ξ∗0 |
u s s |
3⁄2+ | Ω− |
s s s |
3⁄2+ | |||
n / n0 / N0 |
u d d |
1⁄2+ | Σ0 |
u d s |
1⁄2+ | Σ∗0 |
u d s |
3⁄2+ | Ξ− |
d s s |
1⁄2+* | Ξ∗− |
d s s |
3⁄2+ | Ω0 c |
s s c |
1⁄2+ | Ω∗0 c |
s s c |
3⁄2+ |
Σ− |
d d s |
1⁄2+ | Σ∗− |
d d s |
3⁄2+ | Ξ+ c |
u s c |
1⁄2* +* | Ξ∗+ c |
u s c |
3⁄2+ | Ω− b |
s s b |
1⁄2+ | Ω∗− b |
s s b |
3⁄2+ | |||
Δ | 夸克 | JP | Σ++ c |
u u c |
1⁄2+ | Σ∗++ c |
u u c |
3⁄2+ | Ξ0 c |
d s c |
1⁄2* +* | Ξ0 c |
d s c |
3⁄2+ | Ω+ cc |
s c c |
1⁄2+ | Ω∗+ cc |
s c c |
3⁄2+ |
Δ++ |
u u u |
3⁄2+ | Σ+ c |
u d c |
1⁄2+ | Σ∗+ c |
u d c |
3⁄2+ | Ξ′+ c |
u s c |
1⁄2+ | Ω0 cb |
s c b |
1⁄2+ | Ω∗0 cb |
s c b |
3⁄2+ | |||
Δ+ |
u u d |
3⁄2+ | Σ0 c |
d d c |
1⁄2+ | Σ∗0 c |
d d c |
3⁄2+ | Ξ′0 c |
d s c |
1⁄2+ | Ω′0 cb |
s c b |
1⁄2+ | ||||||
Δ0 |
u d d |
3⁄2+ | Σ+ b |
u u b |
1⁄2+ | Σ∗+ b |
u u b |
3⁄2+ | Ξ++ cc |
u c c |
1⁄2* +* | Ξ∗++ cc |
u c c |
3⁄2+ | Ω− bb |
s b b |
1⁄2+ | Ω∗− bb |
s b b |
3⁄2+ |
Δ− |
d d d |
3⁄2+ | Σ0 b |
u d b |
1⁄2+ | Σ∗0 b |
u d b |
3⁄2+ | Ξ+ cc |
d c c |
1⁄2* +* | Ξ∗+ cc |
d c c |
3⁄2+ | Ω++ ccc |
c c c |
3⁄2+ | |||
Σ− b |
d d b |
1⁄2+ | Σ∗− b |
d d b |
3⁄2+ | Ξ0 b |
u s b |
1⁄2* +* | Ξ∗0 b |
u s b |
3⁄2+ | Ω+ ccb |
c c b |
1⁄2+ | Ω∗+ ccb |
c c b |
3⁄2+ | |||
Λ | 夸克 | JP | Σ++ t |
u u t |
1⁄2+ | Σ∗++ t |
u u t |
3⁄2+ | Ξ− b |
d s b |
1⁄2* +* | Ξ∗− b |
d s b |
3⁄2+ | Ω0 cbb |
c b b |
1⁄2+ | Ω∗0 cbb |
c b b |
3⁄2+ |
Λ0 |
u d s |
1⁄2+ | Σ+ t |
u d t |
1⁄2+ | Σ∗+ t |
u d t |
3⁄2+ | Ξ′0 b |
u s b |
1⁄2+ | Ω− bbb |
b b b |
3⁄2+ | ||||||
Λ+ c |
u d c |
1⁄2+ | Σ0 t |
d d t |
1⁄2+ | Σ∗0 t |
d d t |
3⁄2+ | Ξ′− b |
d s b |
1⁄2+ | |||||||||
Λ0 b |
u d b |
1⁄2+ | Ξ0 bb |
u b b |
1⁄2* +* | Ξ∗0 bb |
u b b |
3⁄2+ | ||||||||||||
Λ+ t |
u d t |
3⁄2+ | Ξ− bb |
d b b |
1⁄2* +* | Ξ∗− bb |
d b b |
3⁄2+ | ||||||||||||
Ξ+ cb |
u c b |
1⁄2* + | Ξ∗+ cb |
u c b |
3⁄2+ | |||||||||||||||
Ξ0 cb |
d c b |
1⁄2* +* | Ξ∗0 cb |
d c b |
3⁄2+ |
非常規(nonconventional)強子態,奇異強子(Exotic hadron),也稱為外來態或奇異態(exotic states),QCD理論不禁止包含的基本粒子不是2個或者3個夸克的強子
奇異介子,由多於一個夸克和一個反夸克組成或由純膠球組成自旋總是整數
奇異重子,由多於三個夸克或和三個反夸克組成自旋總是半整數
原子是能區分出化學元素的最小粒子。典型原子的直徑大約是10-8厘米,原子是由一團電子雲環繞着一個相對很小的原子核所構成。
超原子(Superatoms)是由多個原子組成的特定團簇具有類似於原子特性的穩定結構單元,其物理和化學性質隨所含原子的組分、數目和結構的不同而變化。團簇可以模擬元素週期表中單個原子的性質,如原子中電子狀態的幻數特徵、原子軌道以及氧化還原特性等。一個顯著特點是在它與其他原子或團簇化合時能保持自身結構和性質的完整性。
指與一般原子構成不同的原子,奇異原子是像正電子、反質子、緲子、反緲子、π介子、K介子、超子等由不穩定的粒子代替質子、中子、電子等穩定粒子構成的,壽命都不長。偶素是粒子及其反粒子的束縛態,英文命名是在該粒子名後加後綴-onium。奇異原子也能形成分子,緲子偶素就已有化合物。[1]
超對稱費米子會形成複合粒子,可以是原子和分子態,甚至還可以是准晶體的相態,但這需要引入額外維度的存在。
分子是能單獨存在、並保持純物質的化學性質的最小粒子,分子由多個原子在共價鍵中透過共用電子連接一起而形成。
凝聚體物理學的場方程式跟高能量粒子物理學所用到的非常相似。因此粒子物理學的大部份理論都能被應用於凝聚體物理學,在凝聚體物理學上,類似於在相互作用粒子系統中的一個實體,當實體中的一個粒子在系統中朝一定方向運動,環繞該粒子的其它粒子云因為其間的相互作用而類似與被拖曳着向某個方向運動,這一系統就像一個自由運動着的整體,也就是一個準粒子。元激發(elementary excitation)是指物質中粒子之間、粒子自旋之間、帶電粒子與電磁波之間各有相互作用,從而產生粒子的各種集體運動,通常表現為不同的振動或波動,其能量量子就是元激發。因其具有粒子的性狀,又稱准粒子。在凝聚體物理中,引入這樣一個「准粒子」的概念非常重要。準粒子主要有:
參見準粒子列表