宇宙中已知的17种粒子

​显然，它们有着不同的材质、颜色和形状，这是否意味着它们是由不同的东西组成的？如果我们能够将它们一贯分割下去，是否会创造它们实在都是由一个最小的单元组成的？

一开始，原子被认为是构成物质的根本单元，原子的英文“atom”一词有“不可分割”之意。
科学家创造了100多种不同类型的原子，将它们排列在那张悬挂于天下各地化学教室墙上的元素周期表中（今年是门捷列夫提出元素周期表的150周年）。

○ 元素周期表中的元素并不是在宇宙出身后就全部涌现的，而是在漫长的宇宙蜕变历史中，逐渐在不同的物理过程中形成的。
| 图片来源：Jennifer Johnson

但原子并非故事的结局，它并不是不可分割的存在。
如果将原子进一步分割就会创造，它实际上是由质子、中子和电子构成的。
质子和中子组成了原子核，而电子则环绕着原子核旋转。
原子核周围的电子会与其他原子中的电子结合，并形成繁芜的排列；这种结合正是化学的根本，也是我们周围各种物质之以是形态、性子互异的根本。

然而，质子和中子仍不是不可分割的构造，它们是由被称为上夸克和下夸克的眇小组分构成的，质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子由一个上夸克和两个下夸克组成。

现在，我们可以回答开头的问题：日常生活中的所有物质都是由三种粒子——电子、上夸克、下夸克——组成的。
所有千变万化的不同物质之间的差异都源于这些粒子是如何排列组合在一起的。

宇宙中的粒子

一个有趣的问题是，有没有什么东西不是由夸克和电子构成的？乍听之下你可能很难立即想到这样一个问题的答案。
但有一种熟习的“物质”可能终极会跃入脑海——光。

把光称为“物质”彷佛是很奇怪的，但当代物理学已经确定，光实际上与物质很相似：它以有限地的速率传播（约300000km/s），它会受到引力的影响（这是由爱因斯坦广义相对论所预测的），它乃至是由眇小的粒子——光子——组成的。

如果连光都是由粒子构成的，那么说“统统事物都是由粒子构成的”彷佛是一个合理的预测。
那么除了刚才说到的电子、上夸克、下夸克、光子之外，我们还能找到更多这样的粒子吗？答案是肯定的。
自当代粒子物理学出身以来，科学家已经从宇宙射线和粒子对撞机中创造了大量的粒子。
幸运的是，在战胜了许多令人费解的难题之后，他们创造这些粒子都是由一小组基本粒子所形成的不同组合。
这里，基本粒子是指那些无法由更小的物质组成的粒子，是真正不可再分割的，它们共有17个（不包括反物质粒子）：

首先，我们有三个家族，物理学家称为三代，每代都包含了四种物质粒子：两个夸克和两个轻子。
在第一代中，我们看到熟习的上夸克（u）、下夸克（d）和电子（e），以及第四种粒子——电子中微子（ve）。
电子中微子是一种非常轻的粒子，它大量产生于太阳之中，由于险些不与物质相互浸染，因此大部分都会直接穿过普通物质。

第二代和第三代的粒子的性子与第一代粒子完备相同，除了它们更加的重。
物理学家至今都不知道，为什么会有三代粒子。
这非常奇怪，但事实便是如此。

除了6种夸克和6种轻子之外，还有四个所谓的规范玻色子，它们是通报力的粒子。
例如，光子（）卖力通报电磁力，即当两个电子相互排斥时，它们实际上是在交流一个光子。
此外，其余三种规范玻色子与其余两种基本力有关：胶子（g）卖力通报强核力，W和Z玻色子通报弱核力。
（把稳，这里没有涉及到的是第四种基本的力：引力）。

2012年，欧洲核子研究中央（CERN）的大型强子对撞机（LHC）创造了第17种基本粒子——希格斯玻色子（质量为125GeV/c）。
这是基本粒子中最故意思的一个：粒子通过与希格斯玻色子的相互浸染而得到质量。
目前，物理学家仍旧在连续研究希格斯玻色子的性子。
有些物理学家将它与宇宙暴胀联系起来，有些人则用它来阐明物质-反物质的不对称性。

结合爱因斯坦的引力理论，这17种粒子险些可以阐明物理学中所有的不雅观测结果，只有少数天文不雅观测例外。
我们在日常生活中碰着的所有事物，终极都可归结于这些粒子之间的相互浸染。
单独核阅这些浸染可能非常大略直不雅观，但它们组合在一起就构成了我们所知的统统繁芜性。
就好比我们的宇宙是一个繁芜的机器，个中每个组件都根据最大略的规则行使自己的职责（下一篇文章中，我们将进一步磋商这些规则）。

参考来源：

https://plus.maths.org/content/our-theory-very-nearly-everything-particles