案例 2020-02-01 09:43:15
标准模型包含费米子及玻色子——费米子为拥有半整数的自旋并遵守泡利不兼容原理(这原理指出没有相同的费米子能占有同样的量子态)的粒子;玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不兼容 原理。简单来说,费米子就是组成物质的粒子而玻色子则负责传递各种作用力。
电弱统一理论与量子色动力学在标准模型中合并为一。这些理论都是规范场论,即它们把费米子跟玻色子(即力的中介者)配对起来,以描述费米子之间的力。由于每组中介玻色子的拉格朗日函数在规范变换中都不变,所以这些中介玻色子就被称为规范玻色子。当今,在众多的观测结果,对暗物质的候选对象是冷的暗物质,是参与弱相互作用的重粒子(WIMP)这种粒子的特点是虽然没有电磁相互作用和强相互作用,单是参与弱相互作用,暗物质形质等同中微子是磁极子的物质费米子范围,标准模型所包含的玻色子有:
胶子- 强相互作用的媒介粒子,自旋为1,有8种
光子- 电磁相互作用的媒介粒子,自旋为1,只有1种
W 及 Z 玻色子 - 弱相互作用的媒介粒子,自旋为1,有3种
希格斯粒子- 引导规范组的自发对称性破缺,亦是惯性质量的源头。
实际上规范玻色子的规范变换是可以准确地利用一个称为“规范群”的酉群去描述。强相互作用的规范群是SU(3),而电弱作用的规范群是SU(2)×U(1)。所以标准模型亦被称为SU(3)×SU(2)×U(1)。
在众玻色子中,只有希格斯玻色子不是规范玻色子。而负责传递引力相互作用的玻色子——引力子则未能被包括入标准模型之中。
标准模型包含了十二种“味道”(Flavor) 的费米子。组成大部份物质三种粒子:质子、中子及电子,当中只有电子是这套理论的基本粒子。质子和中子只是由更基本的夸克,受强作用力吸引而组成。 费米子可以分为三个“世代”。第一代包括电子、上及下夸克及电子中微子。所有普通物质都是由这一代的粒子所组成;第二及第三代粒子只能在高能量实验中制造出来,而且会在短时间内衰变成第一代粒子。把这些粒子排列成三代是因为每一代的四种粒子与另一代相对应的四种粒子的性质几乎一样,唯一的分别就是它们的质量。例如,电子跟μ子的自旋皆为半整数而电荷同样是-1,但μ子的质量大约是电子的二百倍。
τ电子与电子中微子,以及在第二、三代中相对应的粒子,被统称为轻子。它们与其他费米子不同处在于它们没有一种叫“色”的性质,所以它们的作用力(弱力、电磁力)会随距离增加变得越来越弱。相反,夸克间的强力会随距离增加而增强,所以夸克永远只会在色荷为零的组合中出现,这些不同的组合被统称为“强子”。
强子有两种:由三颗夸克组成的费米子,即重子(如质子及中子);以及由夸克-反夸克对所组成的玻色子,即介子(如π介子)。
标准模型中62种基本粒子:(严格说未包括引力子共61种)
规范粒子13种:
传递强相互作用的媒介——胶子8种
传递弱相互作用的媒介——中间玻色子W+W-Z0
传递电磁作用的媒介——光子
传递万有引力的假想粒子——引力子
特殊粒子1种:
为了实现电弱相互作用在低于250Gev的能量范围内分解为电磁相互作用和弱相互作用的特殊粒子——希格斯 粒子。
夸克36种:
六味:上夸克,下夸克;粲夸克,奇异夸克;底夸克,顶夸克
三色:红 绿 蓝
夸克有六味,每味三色,再加上各自对应的反粒子,总共36种不同状态的夸克。
轻子12种:
电子e μ子 τ子 以及各自的中微子共六种,它们的反粒子六种
合计:13+1+36+12=62种 在W玻色子、Z玻色子、胶子、顶夸克及魅夸克未被发现前,标准模型已经预测到它们的存在,而且对它们性质的估计非常精确。
CERN的大型电子-正子对撞机测试并确定标准模型有关Z玻色子衰变的预测。
zhidao
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