根据作用力的不同,基本粒子分为夸克、轻子和传播子三大类;目前共发现62种基本粒子。
1. 夸克:夸克有六种(包括6味×红绿蓝3色×正反粒子=36种),它们是:顶夸克、上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克和底夸克;强子就是所有参与强力作用的粒子的总称,由夸克组成。
2. 轻子:轻子共有六种(3种带电轻子,3种中微子。包括反粒子共12种),包括电子、μ子(渺子)、τ子(陶子)、电子中微子、μ子中微子、τ子中微子。轻子就是只参与弱力、电磁力和引力作用,而不参与强相互作用的粒子的总称。
3. 传播子:规范玻色子(规范传播子)(共14种)。其中传递强作用的胶子共有8种,和传递电磁相互作用的光子,传递弱作用的W ,W-和Z0波色子。
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二:基本粒子的性质
1. 大小:
基本粒子要比原子、分子小得多,现有最高倍的电子显微镜也不能观察到。质子、中子的大小,只有原子的十万分之一。而轻子和夸克的尺寸更小,还不到质子、中子的万分之一。
2. 寿命:
粒子的寿命是粒子的第三个主要特征量。电子、质子、中微子是稳定的,称为 "长寿命"粒子;而其他绝大多数的粒子是不稳定的,即可以衰变;一个自由的中子会衰变成一个质子、一个电子和一个中微子; 质子是最稳定的粒子,实验已测得的质子寿命大于10的33次方年。
3. 对称性:粒子与粒子之间具有对称性。有一种粒子,必存在一种反粒子。一对正、反粒子相碰可以湮灭,变成携带能量的光子,即粒子质量转变为能量; 反之,两个高能粒子碰撞时有可能产生一对新的正、反粒子,即能量也可以转变成具有质量的粒子。
4. 双重属性:描述粒子的粒子性和波动性的双重属性,波粒二象性。
5. 自旋:科学家把基本粒子分为玻色子和费米子两大类,另一种属性——自旋;自旋为半整数的粒子称为费米子(夸克和轻子,具有反粒子);为整数的称为玻色子(规范玻色子是传递基本相互作用的媒介粒子)。费米子是组成物质的粒子, 玻色子是传递力的粒子。
三:波色子
1. 规范玻色子: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。
1). 引力相互作用:引力子(graviton),自旋为2,只有1种,尚未被发现。2). 电磁相互作用:光子(photon),自旋为1,只有1种。3). 弱相互作用(使原子衰变的相互作用):W 及 Z 玻色子,自旋为1,有3种。4). 强相互作用(夸克之间的相互作用):胶子(gluon),自旋为1,有8种。
2. 希格斯玻色子:通过希格斯机制将质量给予其它粒子,自旋为0,目前只发现1种;极不稳定,生成后会立刻衰变。
四:其它---泡利不相容
泡利不相容原理只适用于费米子,玻色子则不服从该原理。
根据不相容原理,在任何量子系统中,两个费米子无法占据同一个量子态。由于电子服从泡利不相容原理,原子之间才会连接产生分子,包括有机分子和生物过程,这就是为何元素周期表是这么排列的原因。也正是因为泡利不相容原理,才导致了元素具有不同的物理和化学性质,能够组成各种不同的分子结构,才使复杂的化学和生命成为可能。
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