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原标题：系统介绍：微观粒子的种类与构成关系 scott.cgi 微观粒子的数量和种类繁杂，命名花样别出，各种粒子的特性和构成关系，更是相互交织，让人难以建立一个清晰的记忆模型。 本文，将会概括性的统计介绍，各种微观粒子的种类与构成关系，从而建立起一个简单清晰的微观粒子图景。 主题目录如下： 物质的微观组成 微观粒子的构成关系 物质粒子 粒子名称统计物质的微观组成 宏观物质，最终都是由微观粒子所组成的。 微观粒子从大到小，有分子、原子、质子和中子（原子核）、最后是基本粒子。而基本粒子，就是目前不可再分割的微观最小物质。这里不可分割的意思——是指没有体积与模型图像，无法检测到其内部结构，即：可以作为点粒子（类似质点的概念）来处理。 那么，基本粒子主要由三大类构成——夸克、轻子和部分玻色子（每一类又有多种）。其中，夸克和轻子又称费米子——其构成了物质最开始可被观测的结构。 费米子是自旋为半奇数粒子的统称，有时也称为物质粒子。而夸克与轻子，只是费米子中的基本粒子，还有很多（由基本粒子构成的）复合粒子也是费米子。 玻色子是自旋为整数粒子的统称，其中有一部分称为规范玻色子（与规范场论关系密切而得名）——其传递了粒子之间的基本相互作用（即传递力），还有一种特殊的玻色子——希格斯粒子（又称上帝粒子）其所在的希格斯场，则负责产生了质量。 这两类玻色子（规范玻色子与希格斯玻色子），都是玻色子中的基本粒子，还有很多（由基本粒子构成的）复合粒子也是玻色子。 事实上，规范玻色子需要满足规范对称性，即不能有质量，因为存在质量会破坏对称性，而希格斯场的作用，即满足了规律的对称性，也赋予了某些规范玻色子的质量。 综上可见，费米子中的基本粒子——构建了物质结构，玻色子中的基本粒子——产生了相互作用和质量。 另外，费米子——遵循泡利不相容原理（Pauli Exclusion Principle），即不能有两个或两个以上的费米子处在相同的量子态；而玻色子——则不遵守泡利不相容原理，即多个全同玻色子可以同时处于同一个量子态。 于是，费米子的量子态可以计数，玻色子的量子态不可以计数，而量子态计数对应了微观时间变化的本质来源。 量子态计数与时间，具体解读参看——主题相关文章[1]因此，费米子构建了物质，也拥有时间，玻色子则没有时间的概念（如光子、胶子）。 微观粒子的构成关系 分子是能够独立存在，且保持化学特性的最小物质，分子由多个原子构成，原子是化学反应不可分割的最小物质（即元素），原子由质子和中子组成的原子核，及核外电子（属于轻子）构成。 展开全文其中，原子核的体积，只有原子的几千亿分之一，但质量却占到了99.96%以上。如果原子是一个足球场，原子核只是足球场中的一个铅笔大小。 而原子核中的质子和中子，两者质量差不多（中子略重），约是核外单个电子质量的1836倍，且均由三个（不同种类的）夸克构成。 那么夸克，其实并不能被直接观测到，或被分离出来，只能通过其构造的质子和中子（复合粒子）进行研究。因为夸克禁闭，令夸克不能独立存在，只能以复合粒子的形式出现。 最后，基本粒子中，轻子（如电子、中微子）和规范玻色子，包括希格斯粒子，则可以独立存在。但所有基本粒子都是点粒子，没有可观测的体积与结构。 物质粒子 物质粒子，正好分成三组，通常被称为族。而每一族，包括2个夸克和1个电子（或电子的兄弟），以及1个相应的中微子。 第一族，电子、电子中微子、上夸克、下夸克。 第二族，渺子（μ子）、渺子中微子、粲夸克、奇夸克。 第三族，陶子（τ子）、陶子中微子、丁夸克、底夸克。三族中，对应列的粒子，除了质量依次增大，其它性质是完全一样的。 物理学家，现在追溯到了一百亿亿分之一米尺度上的物质结构，证明了我们到目前为止所遇到的每一样事物——不论是自然出现的，还是通过加速器人工产生的——都是由这三族粒子和它们的反物质粒子，组合而成的复合粒子，所构成的。 然而，数不清的“为什么”接踵而来，弦理论专家——布莱恩·格林（Brian Greene），在《宇宙的琴弦》中指出： 为什么有那么多基本粒子——特别是，我们周围世界的大多数事物似乎只需要电子、上夸克和下夸克就够了？ 为什么有三族？为什么不是一族、四族或者更多？ 为什么粒子质量看起来是随机分布的——例如，为什么τ轻子比电子重约3520倍？为什么顶夸克比上夸克重40200倍？ 这些数都很奇怪，似乎是随机数。它们是偶然出现的，还是什么神灵选择的？ 我们宇宙的这些基本特征能有一个综合的科学解释吗？粒子名称统计 不同角度的分类 亚原子——是指比原子还小的粒子统称，也称次原子。 费米子——是自旋为半奇数粒子的统称，有复合粒子与基本粒子。 玻色子——是自旋为整数粒子的统称，包含规范玻色子，有复合粒子与基本粒子。 规范玻色子——是传递相互作用力的基本粒子——有光子、胶子、W和Z玻色子，引力子（未证实）。 基本粒子——是不可分割的点粒子——有夸克、轻子、规范玻色子、希格斯粒子（不确定是否有内部结构）。 复合粒子——是由多个基本粒子组成的粒子。 反粒子——是质量、寿命、自旋与对应粒子相同，但其它所有性质（如电荷）会尽可能的相反，即大小相同符号相反。并且，粒子具有对称性，每一种粒子都有一种反粒子，而反粒子构成了反物质，与正物质相对。正反粒子相遇就发生湮灭，令质量转化为能量。 奇异粒子——是有奇异数不为0的粒子，它们的奇特性质是结伴产生、产生快、衰变慢，起初对此无法解释，故称奇异粒子。（奇异数，是描述粒子内部性质的一个量子数）基本粒子：构成物质基础 夸克——是一种参与强力的基本粒子，属于费米子，自旋1/2。 轻子——是指不参与强力的基本粒子，属于费米子，自旋1/2。费米子中的基本粒子——夸克和轻子，构成了物质基础结构。其中轻子，又有以下几类： 电子——是基本粒子，属于费米子、轻子，负电荷、负自旋磁矩、自旋1/2。 中微子——是基本粒子，属于费米子、轻子，无电荷、无自旋磁矩、接近光速、质量极小、自旋为1/2。 渺子——是基本粒子，属于费米子、轻子，负电荷、自旋1/2。基本粒子：传递力 光子——是传递电磁力的基本粒子，属于规范玻色子，自旋为1。 胶子——是传递强力的基本粒子，属于规范玻色子，自旋为1。 W和Z玻色子——是传递弱力的基本粒子，属于规范玻色子，自旋为1。 引力子——是传递引力的基本粒子，属于规范玻色子，自旋为2，未证实存在。玻色子中的规范玻色子——传递了相互作用力，其方式是：交换（即发射和吸收）规范玻色子。 需要指出的是，这种“交换”不仅可以传递斥力，也可以传递吸引力，如在电磁场中，带相同电荷的粒子，传递光子产生斥力，带相反电荷的粒子，传递光子产生吸引力。 可见，光子承担了“信息”的功能，因此我们也称规范玻色子为——信使粒子。 基本粒子：与质量相关 希格斯粒子——是基本粒子，属于玻色子，自旋0。玻色子中的希格斯粒子，在希格斯场中，通过自耦合作用，令自己获得质量。同时，希格斯场也会与基本粒子（W和Z玻色子、夸克和轻子）耦合，使它们获得质量。 耦合（Coupling）——是两个或多个物理量之间，产生了相互作用。这个相互作用，是物理上可以测量的效应，这个效应的强弱可以用 耦合常数来表示。 耦合常数（Coupling Constant）——是量子论中，相互作用强度的一种度量。例如，电荷就正比与电磁力的耦合强度，而电磁力的耦合强度使用「精细结构常数」来表示。 精细结构常数——是一个数字，表示电子在第一玻尔轨道上，其运动速度和真空中光速的比值（近似为137.03599976）。复合粒子：原子核 质子——是由三个夸克和胶子组成的复合粒子，属于费米子，正电荷、正自旋磁矩、自旋1/2。 中子——是由三个夸克和胶子组成的复合粒子，属于费米子，无电荷、负自旋磁矩、自旋1/2。费米子中的复合粒子——质子和中子（其中有规范玻色子——胶子），构成了原子核。 复合粒子：其它分类 强子——是受到强力影响的亚原子的统称，包括重子和介子。 重子——是指由三个夸克及胶子组成的复合粒子，属于费米子，自旋半奇数，如质子和中子。 超子——是指质量超过质子和中子，并且至少含有一个奇夸克的重子。 核子——是组成原子核的粒子统称，属于重子。 介子——是复合粒子，属于玻色子，自旋为整数。最后，原子 = 质子（夸克 + 胶子）+ 中子（夸克 + 胶子）+ 核外电子。而原子又称为元素，已知的元素有118种，元素构成了分子化合物，后面的就是化学了。返回搜狐，查看更多 责任编辑： |
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