Войти
Это список известных и предполагаемых частиц.
Элементарные частицы - это частицы без измеримой внутренней структуры; то есть неизвестно, состоят ли они из других частиц. Они являются фундаментальными объектами квантовой теории поля. Существует множество семейств и подсемейств элементарных частиц. Элементарные частицы классифицируются по их спину. Фермионы имеют полуцелое вращение, а бозоны имеют целочисленный спин. Экспериментально наблюдались все частицы Стандартной модели, в том числе недавно бозон Хиггса в 2012 году. Многие другие гипотетические элементарные частицы, такие как гравитон, имеют были предложены, но не наблюдались экспериментально.
Фермионы - это один из двух фундаментальных классов частиц, другой - бозоны. Фермионные частицы описываются статистикой Ферми – Дирака и имеют квантовые числа, описываемые принципом исключения Паули. К ним относятся кварки и лептоны, а также любые составные частицы, состоящие из нечетного числа из них, такие как все барионы и много атомов и ядер.
Фермионы обладают полуцелым спином; для всех известных элементарных фермионов это ⁄ 2. Все известные фермионы, кроме нейтрино, также являются фермионами Дирака ; то есть каждый известный фермион имеет свою собственную отличную античастицу. Неизвестно, является ли нейтрино фермионом Дирака или фермионом Майорана. Фермионы - это основные строительные блоки всей материи. Они классифицируются в зависимости от того, взаимодействуют ли они посредством сильного взаимодействия или нет. В Стандартной модели существует 12 типов элементарных фермионов: шесть кварков и шесть лептонов.
Кварки являются фундаментальными составляющими адронов и взаимодействуют посредством сильной силы. Кварки являются единственными известными носителями дробного заряда, но поскольку они объединяются в группы по три (барионы) или в пары из одного кварка и одного антикварка (мезоны), только целочисленный заряд является наблюдается в природе. Соответствующие им античастицы являются антикварками, которые идентичны, за исключением того, что они несут противоположный электрический заряд (например, верхний кварк несет заряд + ⁄ 3, а верхний антикварк несет заряд - ⁄ 3), цветной заряд и барионное число. Есть шесть разновидностей кварков; три положительно заряженных кварка называются «кварками восходящего типа», а три отрицательно заряженных кварка называются «кварками нижнего типа».
| Поколение | Имя | Символ | Античастица | Спин | Заряд. (e ) | Масса (МэВ /c ) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | up | u | . u. | ⁄2 | + ⁄ 3 | 2,2. -0,4 |
| вниз | d | . d. | ⁄2 | - ⁄ 3 | 4,6. -0,4 | |
| 2 | очарование | c | . c. | ⁄2 | + ⁄ 3 | 1,280 ± 30 |
| странно | s | . s. | ⁄2 | - ⁄ 3 | 96. −4 | |
| 3 | верх | t | . t. | ⁄2 | + ⁄ 3 | 173,100 ± 600 |
| низ | b | . b. | ⁄2 | - ⁄ 3 | 4,180. −30 |
Лептоны не взаимодействуют посредством сильного взаимодействия. Их соответствующие античастицы являются антилептонами, которые идентичны, за исключением того, что они несут противоположный электрический заряд и лептонное число.Античастица электрона является антиэлектроном, который почти всегда называют «позитроном » по историческим причинам. Всего лептонов шесть; три заряженных лептона называются «электроноподобными лептонами», а нейтральные лептоны называются «нейтрино ». Известно, что нейтрино колеблются, так что нейтрино определенного аромата не имеют определенной массы, скорее они существуют в супер положение массы собственное состояние. Гипотетическое тяжелое правое нейтрино, названное «стерильным нейтрино », было исключено из списка.
| Поколение | Имя | Символ | Античастица | Спин | Заряд. (e ) | Масса (МэВ /c ) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Электрон | . e. | . e. | ⁄2 | −1 | 0,511 |
| Электронное нейтрино | . ν. e | . ν. e | ⁄2 | 0 | < 0.0000022 | |
| 2 | Мюон | . μ. | . μ. | ⁄2 | −1 | 105,7 |
| Мюонное нейтрино | . ν. μ | . ν. μ | ⁄2 | 0 | < 0.170 | |
| 3 | Тау | . τ. | . τ. | ⁄2 | −1 | 1,776,86 ± 0,12 |
| Тау-нейтрино | . ν. τ | . ν. τ | ⁄2 | 0 | < 15.5 |
.
Бозоны - это один из двух основных классов частиц, второй - фермионы. Бозоны характеризуются статистикой Бозе – Эйнштейна, и все они имеют целочисленные спины. Бозоны могут быть элементарными, например фотоны и глюоны, или составные, например мезоны.
Согласно Стандартной модели элементарными бозонами являются:
| Имя | Символ | Античастица | Спин | Заряд (e ) | Масса (ГэВ / c) | Опосредованное взаимодействие | Наблюдаемое |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Фотон | γ | Собственный | 1 | 0 | 0 | Электромагнетизм | Да |
| W-бозон | . W. | . W. | 1 | −1 | 80,385 ± 0,015 | Слабое взаимодействие | Да |
| Z-бозон | . Z. | Self | 1 | 0 | 91,1875 ± 0,0021 | Слабое взаимодействие | Да |
| Глюон | . g. | Собственное | 1 | 0 | 0 | Сильное взаимодействие фракция | Да |
| бозон Хиггса | . H. | Self | 0 | 0 | 125,09 ± 0,24 | Масса | Да |
бозон Хиггса постулируется теорией электрослабого взаимодействия в первую очередь для объяснения происхождения масс частиц. В процессе, известном как «механизм Хиггса », бозон Хиггса и другие калибровочные бозоны в Стандартной модели приобретают массу за счет спонтанного нарушения калибровочной симметрии SU (2). Минимальная суперсимметричная стандартная модель (MSSM) предсказывает несколько бозонов Хиггса. Новая частица, которая, как ожидается, будет бозоном Хиггса, наблюдалась на CERN / LHC 14 марта 2013 г. при энергии около 126,5 ГэВ с точностью, близкой к пяти сигмам (99,9999%, что считается окончательным).). Механизм Хиггса, придающий массу другим частицам, не наблюдался.
Элементарные бозоны, ответственные за четыре фундаментальных силы природы, называются силовыми частицами (калибровочными бозонами ). Сильное взаимодействие опосредуется глюоном, слабое взаимодействие опосредуется бозонами W и Z.
| Имя | Символ | Античастица | Спин | Заряд (e ) | Масса (ГэВ / c) | Опосредованное взаимодействие | Наблюдаемое |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Гравитон | G | Самостоятельное | 2 | 0 | 0 | Гравитация | Нет |
гравитон, перечисленный отдельно выше, является гипотетической частицей, которая была включена в некоторые расширения к стандартной модели, чтобы опосредовать гравитационную силу. Он находится в особой категории между известными и гипотетическими частицами: как ненаблюдаемая частица, которая не предсказывается и не требуется для Стандартной модели, он принадлежит к таблице гипотетических частиц ниже. Но гравитационная сила сама по себе является несомненным фактом, и для выражения этой известной силы в рамках квантовой теории поля требуется бозон, который будет ее посредником.
Суперсимметричные теории предсказывают существование большего количества частиц, ни одна из которых не была подтверждена экспериментально.
| Суперпартнер | Спин | Примечания | суперпартнер: |
|---|---|---|---|
| чарджино | ⁄2 | Чарджино - это суперпозиции суперпартнеров заряженных бозонов Стандартной модели: заряженные бозоны Хиггса и W-бозон.. MSSM предсказывает две пары чарджино. | заряженных бозонов |
| глюино | ⁄2 | Восемь глюонов и восемь глюино. | глюон |
| гравитино | ⁄2 | Предсказано с помощью супергравитации (SUGRA). гравитон тоже является гипотетическим - см. Следующую таблицу. | гравитон |
| Хиггсино | ⁄2 | Для суперсимметрии необходимо несколько бозонов Хиггса, нейтральных и заряженных, согласно их суперпартнёрам.. | бозон Хиггса |
| нейтралино | ⁄2 | Нейтралино - это суперпозиции суперпартнёров нейтральных бозонов Стандартной модели: нейтральный бозон Хиггса, Z-бозон и фотон.. Легчайшее нейтралино является ведущим кандидатом на темную материю.. MSSM предсказывает четыре нейтралино. | нейтральные бозоны |
| фотино | ⁄2 | Смешивание с зино и нейтральными хиггсино для нейтралино. | фотон |
| слептоны | 0 | Суперпартнёры лептонов (электрон, мюон, тау) и нейтрино. | лептоны |
| снейтрино | 0 | Представлены многими расширениями Стандартной супермодели и могут потребоваться для объяснения результатов LSND.. A особую роль играет стерильный снейтрино, суперсимметричный аналог гипотезы. правое нейтрино, называемое "стерильным нейтрино ". | нейтрино |
| скварком | 0 | Стоп-скварк (суперпартнер топ-кварка ), как полагают, имеет низкую массу и часто является предметом экспериментальных поисков. | кварки |
| wino, zino | ⁄2 | Заряженное смешение алкоголя с заряженным Хиггсино для чарджино, для zino см. строку выше. | W- и Z-бозоны |
Так же, как фотон, Z-бозон и W-бозоны - это суперпозиции полей B, W, W и W, фотино, зино и алкаш - суперпозиции бино, алкаш, алкаш и алкаш. Независимо от того, использует ли кто-то исходные гауджино или эту суперпозицию в качестве основы, единственными предсказанными физическими частицами являются нейтралино и чарджино как их суперпозиция вместе с хиггсино.
Другие теории предсказывают существование дополнительных бозонов:
| Имя | Спин | Примечания |
|---|---|---|
| аксион | 0 | Псевдоскаляр частица, введенная в теории Печчеи-Куинна для решения проблемы сильной CP. |
| аксино | ⁄2 | Суперпартнер аксиона. Вместе с саксионом и аксионом образует супермультиплет в суперсимметричных расширениях теории Печчеи – Куинна. |
| бранон | ? | Предсказано в моделях мира бран. |
| хамелеон | 0 | возможный кандидат на темную энергию и темную материю, и может способствовать космической инфляции. |
| дилатон | 0 | Предсказывается в некоторых теориях струн. |
| дилатино | ⁄2 | Суперпартнер дилатона. |
| двойной гравитон | 2 | Предполагается, что он двойственен гравитону при электрическом-магнитном дуализме ] в супергравитации. |
| гравифотоне | 1 | Также известен как «гравивектор ". |
| гравискалар | 0 | Также известен как" радион ". |
| inflaton | 0 | Неизвестный носитель силы, который предположительно имеет физическую причину космологического «инфляции » - быстрого расширения с 10 до 10 секунд после Большого взрыва. |
| магнитного фотона | ? | A. Салам (1966). «Магнитный монополь и двухфотонные теории C-нарушения». Physics Letters 22 (5): 683–684. |
| майорон | 0 | Предсказано понять массы нейтрино с помощью механизма качелей. |
| майорана фермион | ⁄2; ⁄ 2 ?... | глюино, нейтралино или другое - это собственная античастица. |
| саксион | 0 | |
| X17 частица | ? | возможная причина аномальных результатов измерений около 17 МэВ и возможный кандидат в темную материю. |
| X- и Y-бозоны | 1 | Эти лептокварки предсказываются теориями GUT как быть более тяжелыми эквивалентами W и Z. |
| W 'и Z' бозоны | 1 |
Зеркальные частицы предсказываются теориями, которые восстанавливают симметрию четности.
"Магнитный монополь "- общее название для частиц с ненулевым магнитным зарядом. Они предсказываются некоторыми GUT.
"Тахион "- общее название для гипотетических частиц, которые движутся быстрее скорости света (и поэтому парадоксальным образом время меняется в обратном направлении из-за инверсии из теории относительности ) и иметь мнимую массу покоя, они нарушили бы законы причинности.
Преоны были предложены как субчастицы кварков и лептонов, но современные эксперименты на коллайдере почти исключили их существование.
Башни Калуцы – Клейна из частиц предсказываются некоторыми моделями дополнительных измерений. Дополнительный импульс проявляется как дополнительная масса в четырехмерном пространстве-времени.
Адроны определяются как сильно взаимодействующие составные частицы . Адроны - это либо:
Кварками модели, впервые предложенные в 1964 году независимо Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом (который называл кварки «тузами»), описывают известные адроны как состоящие из валентных кварки и / или антикварки, прочно связанные цветовой силой, которая опосредуется глюонами. (Взаимодействие между кварками и глюонами описывается теорией квантовой хромодинамики.) В каждом адроне также присутствует «море» виртуальных кварк-антикварковых пар.
Комбинация трех u, d или s-кварков с общим спином ⁄ 2 образуют так называемый «барионный декуплет». 
Протонный кварк структура: 2 верхних кварка и 1 нижний кварк. В настоящее время известно, что глюонные трубки или трубки потока имеют Y-образную форму. Обычные барионы (составные фермионы ) содержат три валентных кварка или три валентных антикварка каждый.
Мезоны со спином 0 образуют нонет Обычный мезоны состоят из валентного кварка и валентного антикварка. Поскольку мезоны имеют спин 0 или 1 и сами не являются элементарными частицами, они являются «составными» бозонами. Примеры мезонов включают пион, каон и J / ψ. В квантовой гадродинамике мезоны опосредуют остаточную сильную силу между нуклонами.
В то или иное время сообщалось о положительных сигнатурах для всех следующих экзотических мезонов, но их существование еще не подтверждено.
A полуточное отображение атома гелия. В ядре протоны показаны красным цветом, а нейтроны - фиолетовым. На самом деле, ядро также сферически симметрично. Атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Каждый тип ядра содержит определенное количество протонов и определенное количество нейтронов и называется «нуклидом » или «изотопом ». Ядерные реакции могут превратить один нуклид в другой. Полный список изотопов см. В таблице нуклидов.
Атомы - это мельчайшие нейтральные частицы, на которые можно разделить материю с помощью химических реакций. Атом состоит из небольшого тяжелого ядра, окруженного относительно большим легким облаком электронов. Каждому типу атома соответствует определенный химический элемент. На сегодняшний день открыто или создано 118 элементов.
Ядро атома состоит из 1 или более протонов и 0 или более нейтронов. Протоны и нейтроны, в свою очередь, состоят из кварков.
Молекулы - это самые маленькие частицы, на которые можно разделить вещество, сохраняя при этом химические свойства вещества. Каждому типу молекулы соответствует определенное химическое вещество. Молекула состоит из двух или более атомов. Список молекул см. В списке соединений. Атомы объединяются в фиксированной пропорции, образуя молекулу. Молекула - одна из самых основных единиц материи.
Квазичастицы - это эффективные частицы, которые существуют во многих системах частиц. Уравнения поля физики конденсированного состояния удивительно похожи на уравнения физики частиц высоких энергий. В результате большая часть теории физики элементарных частиц применима и к физике конденсированного состояния; в частности, существует набор возбуждений поля, называемых квазичастиц, которые можно создавать и исследовать. К ним относятся:
