基本粒子有多少个？

Question

如题所述

Answer 1

根据标准模型，已知的基本粒子共有 17 种。分为两大类：

1、费米子（Fermions）：构成物质的基本粒子，共12种，分为两类：

夸克（Quarks）：6种

上夸克

下夸克

奇夸克

粲夸克

底夸克

顶夸克

轻子（Leptons）：6种

电子

电子中微子

缪子

缪中微子

陶子

陶中微子

2、玻色子（Bosons）：介导基本相互作用的粒子，共5种：

规范玻色子（Gauge Bosons）：负责传递自然界四种基本力中的三类，共4种：

弱核力的介质：W玻色子、Z玻色子。

电磁力的介质：光子（Photon）。

强核力的介质：胶子（Gluon）。

希格斯玻色子（Higgs Boson）：赋予其他粒子质量。

3、总计

费米子总数：6（夸克）+ 6（轻子）= 12 种

玻色子总数：1（胶子）+ 1（光子）+ 2（W和Z）+ 1（希格斯）= 5 种

基本粒子总数：12（费米子）+ 5（玻色子）= 17 种

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若考虑反粒子、颜色态和不同的味，则共有61种：

1. 费米子（Fermions）

夸克（Quarks）

味（Flavors）：6种（上、下、奇、粲、底、顶）

颜色态（Colors）：每种味有3种颜色（红、绿、蓝）

反粒子（Antiparticles）：每种夸克都有对应的反夸克

总数：6（味）× 3（颜色）× 2（粒子和反粒子）= 36 ç§

轻子（Leptons）

味：6种（电子、电子中微子、缪子、缪中微子、陶子、陶中微子）

反粒子：每种轻子都有对应的反轻子

总数：6（味）× 2（粒子和反粒子）= 12 ç§

2. 玻色子（Bosons）

胶子（Gluons）

颜色组合：8种（对应于SU(3)对称性的8个生成元）

反粒子：胶子携带颜色和反颜色，但在标准模型中，胶子被视为自身的反粒子

总数：8 ç§

光子（Photon）

光子的反粒子为自身

总数：1 ç§

W和Z玻色子

W玻色子：W⁺和W⁻是彼此的反粒子

Z玻色子：反粒子为自身

总数：2（W⁺、W⁻）+ 1（Z）= 3 ç§

希格斯玻色子（Higgs Boson）

反粒子为自身

总数：1 ç§

3. 总计

费米子总数：36（夸克）+ 12（轻子）= 48 ç§

玻色子总数：8（胶子）+ 1（光子）+ 3（W和Z）+ 1（希格斯）= 13 ç§

基本粒子总数：48（费米子）+ 13（玻色子）= 61 ç§

Answer 2

粒子物理标准模型 基本粒子一共有62个

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）

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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。

 

 

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