30分鐘讓你了解物理世界的各種粒子

30分鐘搞懂物理世界的各種粒子

——靈遁者

其實在本書第三十五章，就是介紹物理世界的粒子。題目為《粒子世界的紛繁變化，讓我們目瞪口呆》。本章是第三十五章的延伸和補充內容。是為了大家更全面，和從不同分析角度來認識物理世界的這些粒子。好多朋友，會被這些粒子弄的糊塗了。

在標準模型理論里共61種基本粒子（見表）包含費米子及玻色子。費米子為擁有半奇數的自旋並遵守泡利不相容原理的粒子；玻色子則擁有整數自旋而並不遵守泡利不相容原理。簡單來說，費米子就是組成物質的粒子，而玻色子則負責傳遞各種作用力。

62種基本粒子：

一、輕子 （12種）

01、電子。 02、正電子（電子的反粒子）

03、μ子。 04、反μ子

05、τ子。 06、反τ子

07、電子中微子。08、反電子中微子

09、μ子中微子。 10、反μ子中微子

11、τ子中微子。 12、反τ子中微子

二、夸克 （Quark，層子、虧子） (6味×3色×正反粒子=36種)

13、紅上夸克。14、反紅上夸克

15、綠上夸克。16、反綠上夸克

17、藍上夸克。18、反藍上夸克

19、紅下夸克。20、反紅下夸克

21、綠下夸克。22、反綠下夸克

23、藍下夸克。24、反藍下夸克

25、紅粲夸克。26、反紅粲夸克

27、綠粲夸克。28、反綠粲夸克

29、藍粲夸克。30、反藍粲夸克

31、紅奇夸克。32、反紅奇夸克

33、綠奇夸克。34、反綠奇夸克

35、藍奇夸克。36、反藍奇夸克

37、紅頂夸克。38、反紅頂夸克

39、綠頂夸克。40、反綠頂夸克

41、藍頂夸克。42、反藍頂夸克

43、紅底夸克。44、反紅底夸克

45、綠底夸克。46、反綠底夸克

47、藍底夸克。48、反藍底夸克

三、規範玻色子（規範傳播子） （14種）

49、引力型-中性膠子(Ⅰ型開弦) 上夸克-上夸克

50、引力型-中性膠子(Ⅰ型開弦) 反上夸克-反上夸克

51、磁力型-中性膠子(Ⅰ型閉弦) （反）下夸克-（反）下夸克

52、磁力型-中性膠子(Ⅰ型閉弦) 夸克-反夸克

53、陽電力型膠子 上夸克-下夸克

54、陰電力型膠子 上夸克-下夸克

55、陽電力型膠子 反上夸克-反下夸克

56、陰電力型膠子 反上夸克-反下夸克

57、光子（光量子）

58、引力子（還是一個假設）

59、W+玻色子

60、W-玻色子

61、Z玻色子

62、希格斯玻色子Higgs Boson

但細心的朋友會發現，這61種粒子裡面，不包含我們經常見到的粒子。比如中子，質子，聲子，引力子，空穴子等等。為什麼呢？就是我們這一章要講的。

比如說，我們經常聽到「基本粒子」，那麼什麼是基本粒子？基本粒子是指人們認知的構成物質的最小或最基本的單位。即在不改變物質屬性的前提下的最小體積物質。

它是組成各種各樣物體的基礎，且並不會因為小而斷定它不是某種物質。但在夸克理論提出後，人們認識到基本粒子也有複雜的結構，故一般不提「基本粒子」這一說法。舉一個例子，前面的章節我們提到過電子。電子就是基本粒子。但現在有研究認為電子可以再分，即再分為：空穴子，軌道子，自旋子。所以從這個角度講，電子也不是基本粒子。這就是基本粒子的說法，不再嚴謹了。但還是會被經常用到，所以要了解。

根據作用力的不同，基本粒子分為夸克、輕子和傳播子三大類。在量子場論的理論框架下，這些基本粒子作為點粒子來處理。

粒子可以從不同角度去區別和研究：

大小：基本粒子要比原子、分子小得多，現有最高倍的電子顯微鏡也不能觀察到。質子、中子的大小，只有原子的十萬分之一。而輕子和夸克的尺寸更小，還不到質子、中子的萬分之一。

質量：粒子的質量是粒子的另外一個主要特徵量。按照粒子物理的規範理論，所有規範粒子的質量為零。而規範不變性以某種方式被破壞了，使夸克、輕子、中間玻色子獲得質量，即通過希格斯場，希格斯粒子獲得質量。現有的粒子質量範圍很大。光子、膠子是無質量的，引力子也被預言為無質量的。電子質量很小，質量為9.10953×10-28克，π介子質量為電子質量的280倍；質子、中子都很重，接近電子質量的2000倍，已知最重的粒子是頂夸克。己發現的六種夸克，從下夸克到頂夸克，質量從輕到重。中微子的質量非常小，己測得的電子中微子的質量為電子質量的七萬分之一。

壽命：粒子的壽命是粒子的第三個主要特徵量。電子、質子、中微子是穩定的，稱為 "長壽命"粒子；而其他絕大多數的粒子是不穩定的，即可以衰變。一個自由的中子會衰變成一個質子、一個電子和一個中微子； 一個π介子衰變成一個μ子和一個中微子。粒子的壽命以強度衰減到一半的時間來定義。

衰變有3種：α衰變、β衰變、γ衰變。質子是最穩定的粒子，理論認為質子壽命大於10的33次方年。各位，這個數字其實比目前理論的宇宙年齡都大。

所有的基本粒子都是共振態，共振態的發現其實已經揭開了基本粒子的秘密，即所有的基本粒子都是共振態．共振態分二類，一類是不穩定的，如強子類；另一類是穩定的，如電子，中子等，它門不容易發生自發衰變。不存在絕對穩定的基本粒子，如電子在一定的條件下也會堙滅（與正電子相遇時）。產生基本粒子的外因是物質波的交匯，交匯處形成波包．內因是交匯處發生了共振，客觀表現為共振態－－即基本粒子的產生。

但隨著人們對於粒子物理規律認識的深入，共振態的觀念已經變化。為避免不必要的含混，粒子物理學中把粒子分為兩類：穩定粒子和共振態。凡是不能通過強相互作用衰變的粒子稱為穩定粒子；凡是可通過強相互作用衰變的粒子稱為共振態。按這個理解，共振態一定是強子，可和穩定粒子中的強子屬同一層次。共振態和穩定粒子的區分在於衰變的相互作用機制不同，而不應簡單地歸於壽命的長短。

對稱性：粒子與粒子之間具有對稱性。有一種粒子，必存在一種反粒子。1932年科學家發現了一個與電子質量相同但帶一個正電荷的粒子，稱為正電子；後來又發現了一個帶負電、質量與質子完全相同的粒子，稱為反質子；隨後各種反夸克和反輕子也相繼被發現。

一對正、反粒子相碰可以湮滅，變成攜帶能量的光子，即粒子質量轉變為能量；反之，兩個高能粒子碰撞時有可能產生一對新的正、反粒子，即能量也可以轉變成具有質量的粒子。

1932年，狄拉克關於正電子存在的預言被證實，1936年安德森因此獲得諾貝爾物理學獎。1955年塞格雷和錢伯林利用高能加速器發現了反質子，他們因此獲1959年物理獎。第二年又有人發現了反質子。1959年王淦昌等人發現了反西格瑪負超子。這些都為反物質的存在提供了證據。萊因斯等利用大型反應堆，經過3年的努力，終於在1956年直接探測到鈾裂變過程中所產生的反中微子。他因此獲 1995年物理學獎。總之每一種粒子，都有它的反粒子。

自旋：粒子還有另一種屬性—自旋。自旋為半整數的粒子稱為費米子，為整數的稱為玻色子。首先對基本粒子提出自轉與相應角動量概念的是1925年由 Ralph Kronig 、George Uhlenbeck 與 Samuel Goudsmit 三人所為。然而爾後在量子力學中，透過理論以及實驗驗證發現基本粒子可視為是不可分割的點粒子，是故物體自轉無法直接套用到自旋角動量上來，因此僅能將自旋視為一種內在性質，為粒子與生俱來帶有的一種角動量，並且其量值是量子化的，無法被改變（但自旋角動量的指向可以透過操作來改變）。

雙重屬性：微觀世界的粒子具有雙重屬性粒子性和波動性。描述粒子的粒子性和波動性的雙重屬性，以及粒子的產生和消滅過程的基本理論是量子場論。量子場論和規範理論十分成功地描述了粒子及其相互作用。

所以來說說他們的種類：

強子：強子就是所有參與強力作用的粒子的總稱。它們由夸克組成，已發現的夸克有六種，它們是：頂夸克、上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克和底夸克。其中理論預言頂夸克的存在，2007年1月30日發現於美國費米實驗室。現有粒子中絕大部分是強子，質子、中子、π介子等都屬於強子。另外還發現反物質，有著名的反夸克，現已被發現且正在研究其利用方法。奇怪的是夸克中有些竟然比質子還重，這一問題還有待研究。

輕子：輕子就是只參與弱力、電磁力和引力作用，而不參與強相互作用的粒子的總稱。與玻色子和夸克不同。所有已知帶電輕子都可帶有一正電荷或一負電荷，似乎他們是粒子還是反粒子。

所有中微子和它們的反粒子都是電中性的。輕子共有六種，包括電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子。電子、μ子（渺子）、τ子（陶子，重輕子）三種帶一個單位負電荷的粒子，分別以e-、μ-、τ-表示，以及它們分別對應的電子中微子、μ子中微子、τ子中微子三種不帶電的中微子，分別以ve、νμ、ντ表示。加上以上六種粒子各自的反粒子，共計12種輕子。(所有的中微子都不帶電，且所有的中微子都存在反粒子)。τ子是1975年發現的重要粒子，不參與強作用，屬於輕子，但是它的質量很重，是電子的3600倍，質子的1.8倍，因此又叫重輕子。

傳播子：傳播子也屬於基本粒子。傳遞強作用的膠子共有8種，1979年在三噴注現象中被間接發現，它們可以組成膠子球，由於色禁閉現象，至今無法直接觀測到。光子傳遞電磁相互作用，而傳遞弱作用的W+，W-和Z0，膠子則傳遞強相互作用。重矢量玻色子是1983年發現的，非常重，是質子的80一90倍。

費米子：基本費米子分為 2 類。夸克和輕子

實驗顯示共存在6種夸克（quark），和他們各自的反粒子。這6種夸克又可分為3「代」。他們是

第一代：u（上夸克） d（下夸克）

第二代：s（奇異夸克） c（粲夸克）

第三代：b（底夸克） t（頂夸克）

另外值得指出的是，他們之所以未能被早期的科學家發現，原因是夸克決不會單獨存在（頂夸克例外，但是頂夸克太重了而衰變又太快，早期的實驗無法製造）。他們總是成對的構成介子，或者3個一起構成質子和中子這一類的重子。這種現象稱為夸克禁閉理論。這就是為什麼早期科學家誤以為介子和重子是基本粒子。

輕子，共存在6種輕子（lepton）和他們各自的反粒子。其中3種是電子和與它性質相似的μ子和τ子。而這三種各有一個相伴的中微子。他們也可以分為三代：

第一代：e（電子） （電中微子）

第二代：（μ子） （μ中微子）

第三代：（τ子） （τ中微子）

玻色子（英語：boson） 是依隨玻色-愛因斯坦統計，自旋為整數的粒子。

這是一類在粒子之間起媒介作用、傳遞相互作用的粒子。之所以它們稱為「規範玻色子」，是因為它們與基本粒子的理論楊-米爾斯規範場理論有很密切的關係。

自然界一共存在四種相互作用，因此也可以把規範玻色子分成四類。

引力相互作用：引力子（graviton）

電磁相互作用：光子（photon）

弱相互作用（使原子衰變的相互作用）：W 及 Z 玻色子，共有3種。

強相互作用（夸克之間的相互作用）：膠子（gluon）。

所以光子和膠子也被稱為媒介子。倘若發現引力子，也會被歸為媒介子。

粒子物理學已經證明電磁相互作用和弱相互作用來源於宇宙早期能量極高時的同一種相互作用，稱為「弱電相互作用」。有很多粒子物理學家猜想在更早期宇宙更高能量（普朗克尺度）時很可能這四種相互作用全都是統一的，這種理論稱為「大統一理論」。但是因為加速器能夠達到的能量相對普朗克尺度仍然非常的低，所以很難驗證而大統一理論主要的發展方向是超弦理論。

膠子是強相互作用的媒介子，帶有色與反色並由於色緊閉而從未被探測器觀察到過。不過，像單個的夸克一樣，它們產生強子噴注。在高能態環境下電子與正電子的湮沒有時產生三個噴註：一個夸克，一個反夸克和一個膠子是最先證明膠子存在的證據希格斯粒子。

希格斯粒子（Higgs）粒子物理學家們認為希格斯粒子與其他粒子的相互作用使其他粒子具有質量。相互作用越強質量就越大。希格斯粒子本身質量極大，但加速器能量還無法達到，而理論的計算也比較困難。物理學家們於2012年7月發現了希格斯粒子。

標準模型預言存在一種中性希格斯粒子：H。但是也有很多科學家提出其他的可能性。

基本粒子的結構、相互作用和運動轉化規律的理論，它的理論體系就是量子場論。按照量子場論的觀點，每一類型的粒子都由相應的量子場描述，粒子之間的相互作用就是這些量子場之間的耦合，而這種相互作用是由規範場量子傳遞的。

20世紀30年代以來，基本粒子理論在實驗的基礎上有了很大進展。在粒子結構方面，人們已經通過對稱性的研究深入到了一個層次，肯定了強子是由層子和反層子組成的，對真空特別是對真空自發破缺也有了新的認識。在相互作用方面，發展了可描述電磁相互作用的量子電動力學，發展了能統一描述弱相互作用和電磁相互作用的弱電統一理論，可用於描述強相互作用的量子色動力學。它們無一例外都是量子規範場理論，並且都在很大程度上與實驗一致，從而使人們對各種相互作用的規律性有了更深一層的了解。

基本粒子理論在本質上是一個發展中的理論，它在許多方面還不能令人滿意。其中有兩個具有哲學意義的理論問題尚待澄清，即：層次結構問題（見物質結構層次）和相互作用統一問題(見相互作用的統一理論)。

在物質結構的原子層次上，可以把原子中的電子和原子核分割開來；在原子核層次上，也可以把組成原子核的質子和中子從原子核中分割出來。可是進入到"基本粒子"層次後，情況有了變化。這種變化在於強子雖然是由帶"色"的層子和反層子組成的，但卻不能把層子或反層子從強子中分割出來。這種現象被稱為"色"禁閉。於是，在"基本粒子"層次，物質可分的概念增添了新的內容。可分並不等於可分割，強子以層子和反層子作為組分，但卻不能從強子中分割出層子和反層子。"色"禁閉現象的原因至今還未能從理論上找到明確答案。80年代已知的層子、反層子已達36種，輕子、反輕子已達12種，再加上作為力的傳遞者的規範場粒子以及 Higgs粒子，總數已很多，這就使人們去設想這些粒子的結構。物理學家們對此已經給出許多理論模型，但各模型之間差別很大，還很難由實驗驗證和判斷究竟哪個模型正確。

基本粒子的概念也在隨著物理學的發展而不斷的變化著，人們的認識也在朝著揭示微觀世界的更深層次不斷地深入。

「基本粒子」的「祖孫」三代

從湯姆孫發現電子到1932年發現中子，人們認識到質子、中子、電子和光子可以稱為基本粒子。當時一度認為一切都已搞清楚：質子和中子構成一切原子核；原子核和電子則構造了自然界的一切原子和分子，而光子僅僅是構成光與電磁波的最小單元。然而好景不長，對物質結構的這樣一種「圓滿」的解釋並沒能持續多久，人們很快發覺當時所發現的基本粒子不能圓滿地解釋核力。所以研究不斷深入，發現了更多的粒子。總共有三代。

第一代：日本物理學家湯川秀樹（1907～1981年）大膽假設，很可能還有未曾發現的新粒子。湯川秀樹認為，就像電磁相互作用是通過交換光子而實現的那樣，核力是通過核子間交換一種介子而實現的。他還估算出了這種粒子的質量大約是電子質量的200倍。兩年之後，美國物理學家卡爾·戴維·安德孫（1905～年）在宇宙射線中發現了一種帶電粒子，它的質量是電子的200倍左右，被命名為「m（繆）介子」。理論預言的成功使人們倍感欣慰，但進一步的考察卻令人十分掃興。因為這種m介子根本不與核子相互作用，很明顯，它不可能是湯川秀樹所預言的粒子。

1947年，巴西物理學家塞色，M·G·拉帝斯等人利用核乳膠在宇宙射線中又發現了一種介子——p介子。p介子的性質完全符合湯川秀樹的預言，能夠解釋核力。實際上，「m介子」不是介子而是一種輕子，所以將m介子稱為「m 子」。到1947年，人們認識的粒子已達14種之多。其中包括當時已發現的光子(g),正負電子（e±),正負m 子（m ±)，三種p介子（p±，p0），質子（p）和中子（n）10種；另外4種就是1956年在實驗室中被發現的正反電子中微子、反質子和反中子。

這14種粒子各有用武之地，其中質子、中子和電子構成一切穩定的物質；光子是電磁力的傳遞者，p介子傳遞核力，中微子在b衰變中扮演不可缺少的角色（b衰變是原子核自發地放射出電子或正電子，或者俘獲原子內電子軌道上的一個電子，而發生的轉變）；而m子則在宇宙射線中出現。以上這些就構成了第一代粒子。

第二代：穩定的秩序似乎並沒有維持多久，「完滿」的舊理論很快就被一系列新的疑問所衝破。在發現p介子的1947年，人們利用宇宙射線在雲室中拍下了兩張有V字形徑跡的照片，衰變產物是p±介子和質子（p）。這兩種徑跡不能用任何當時已發現的第一代粒子來解釋，於是人們很自然的想到，這一定是兩種未發現的粒子衰變所形成的。在之後的幾年裡，人們拍攝了十多萬張宇宙射線照片，終於發現了這兩種不帶電的新粒子。其中一個質量為電子質量的1000倍，被叫做「k0介子」；另一個約為電子質量的2200倍，稱為 l粒子（讀「蘭布塔」）。我們稱它們為第二代粒子，這是因為它們有兩個明顯的特點：(1) 產生快，衰變慢；(2) 成對（協同）產生，單個衰變。這些特點用過去的理論是無法解釋的，所以又稱它們為「奇異粒子」。

為了對這些奇異粒子進行定量研究，光靠宇宙射線是不夠的。50 年代初，一些大型加速器陸續建成，使人們有可能利用加速器所加速的粒子來轟擊原子核，以研究奇異粒子。

到1964年人們又陸續發現了一批奇異粒子，使人們發現的粒子種類達到了33種。這些奇異粒子統稱為「第二代粒子」。

第三代：如果我們把已發現的30多種粒子按它們的穩定程度來分類，那麼其中有的粒子是穩定的，例如質子、電子等；有的粒子卻要自發地衰變成其它粒子，例如m±、p±、π0、k0、λ0等。它們衰變的時間一般在10-20 ～10-16秒或大於10-10秒，分別屬於電磁作用衰變和弱作用衰變。

到了60年代，由於加速器的能量逐步提高和高能探測器的迅速發展，在實驗上也發現了衰變時間在10-24～10-23秒範圍的快衰變粒子，其衰變屬強作用衰變。這些粒子被稱為「共振態粒子」，也稱「第三代粒子」。由於它們的出現，使粒子種類猛增到上百。

粒子之間存在著相互作用，有強相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用，其中引力相互作用非常弱，可以忽略。通過這些相互作用，產生新粒子或發生粒子衰變等粒子轉化現象。按照參與相互作用的性質將粒子分成以下幾類：規範粒子。即傳遞相互作用的媒介粒子，已發現的有傳遞電磁作用的光子和傳遞弱作用的W、Z粒子。

輕子。不直接參与強作用可直接參与電磁作用和弱作用的粒子，已發現的有電子、μ子、τ子和相伴的電子中微子ve、μ子中微子、τ子中微子及它們的反粒子共12種。

強子。直接參与強作用，也參與電磁作用和弱作用的粒子。其中自旋為整數的強子稱為介子，自旋為半整數的強子稱為重子。強子的數目眾多，其中大部分是通過強作用衰變的粒子，其壽命極短，是不穩定的粒子，就是上面提到的共振態。

各種粒子分別有各自的內稟性質，在上面已經說明了一些。有粒子的質量m（靜質量，以能量表示）、壽命τ（平均壽命，指靜止系的平均壽命）、電荷Q（以質子的電荷為單位）、自旋J（以為單位）、宇稱P、同位旋I、同位旋第3分量I3、重子數B、輕子數Le、、Lr、奇異數S、粲數C 、底數d等等。所以其實關於粒子的認識要深入是非常複雜的。

在現有實驗的精度下，輕子的行為類似點粒子，沒有顯示出具有內部結構，而強子顯示是複合粒子，具有一定的結構。按照現代粒子物理的觀點，介子由一對正反夸克構成，重子由3個夸克構成，輕子和夸克屬於同一層次。

介子是自旋為整數、重子數為零的強子，參與強相互作用。介子類包括帶正負電的以及中性的π介子，帶正負電的以及中性的κ介子，和發現的η介子。介子的靜態質量介於輕子和重子之間，所以取名為介子，介子的自旋量子數為零。

寫道這裡，我給大家做一個總結：物理世界目前發現的粒子，總數量已經超過400了。所以遠遠多於標準模型所列出的61中基本粒子。現在基本粒子的提法也不嚴謹了。但我們還是按照物理學發展的體系來給大家總結。

先說基本粒子，基本粒子一般分為兩大類：費米子和玻色子。是根據自旋性質來劃分。所有粒子，包含複合粒子也可以根據這個性質劃分。

費米子呢，又可以分為兩大類：夸克和輕子。而這 2 類基本費米子，又分為合共 24 種味 (flavour)：12 種夸克：包括上夸克 (u)、下夸克 (d)、奇夸克 (s)、粲夸克 (c)、底夸克 (b)、頂夸克 (t)，及它們對應的 6 種反粒子。 12 種輕子：包括電子 (e)、渺子 (μ)、陶子 (τ)、中微子νe、中微子νμ、中微子ντ，及對應的 6 種反粒子，包括 3 種反中微子。中子、質子：都是由三種夸克組成，自旋為1/2。夸克：上夸克 (u)、下夸克 (d)、奇夸克 (s)、粲(càn)夸克 (c)、底夸克 (b)、頂夸克 (t)，及它們對應的 6 種反粒子。

輕子（lepton）是指不參與強相互作用的自旋為 ?/2 的費米子。輕子包括電子、μ子、τ粒子和與之相應的中微子（νe、νμ和ντ以及它們的反粒子）。電子e－、μ－和τ－粒子的質量分別為0.51兆電子伏、105.66兆電子伏和1,776.99兆電子伏，它們都帶有一個單位的負電荷。它們的反粒子e+、μ+和τ+帶有一個單位的正電荷。中微子及其反粒子不帶電，是中性粒子，近年來實驗結果表明中微子具有非零的靜質量。

輕子家族的粒子有六種味,它們具有以下兩個重要性質：

(1)輕子不參與強力的相互作用,只受電磁力和弱力的影響;

(2)輕子數守恆,即輕子只能以粒子反粒子成對地產生或湮滅,總的輕子數(輕子數目減去反輕子數目)在已知的一切物理過程中保持不變。輕子參與的所有弱相互作用和電磁相互作用過程中，發現存在一個守恆的量子數，稱為輕子數。電子e－、μ－和τ－粒子的輕子數為+1，相應的反粒子的輕子數為－1。對所有的反應過程，輕子數的代數和在反應前後不變，並且電子輕子數、μ子輕子數和τ子輕子數也分別保持不變。與電荷守恆不同，電荷守恆與電磁相互作用相聯繫，而輕子數守恆沒有已知的相互作用為根據，只是實驗上發現它總是守恆。

已知的六種味的輕子成對出現,每一對包括一種荷電輕子和一種被稱為中微子的中性輕子。

再說玻色子。玻色子是遵循玻色-愛因斯坦統計，自旋量子數為整數（0，1，……）的粒子，比如介子、氘核、氦-4等複合粒子以及希格斯粒子、光子、膠子、和Z等基本粒子。玻色子不遵守泡利不相容原理，在低溫時可以發生玻色-愛因斯坦凝聚。

按照結構，可以分成基本粒子和複合粒子。基本玻色子有傳遞基本相互作用的膠子、光子、Z、引力子以及給其他基本粒子提供質量的希格斯粒子。複合玻色子由偶數個費米子組成，常見的有介子、氘核、氦-4等。按照自旋和宇稱量子數，可以分成標量、贗標量、矢量和軸矢量粒子等。膠子-強相互作用的媒介粒子，質量為零，電中性，自旋量子數為1，有8種。

光子-電磁相互作用的媒介粒子，質量為零，電中性，自旋量子數為1，只有1種。

Z 玻色子-弱相互作用的媒介粒子，自旋量子數為1。W玻色子有兩個，分別帶正、負一個電子電量，質量約為80.4GeV。Z玻色子有一個，不帶電，質量約為91.2GeV。

引力子-量子引力理論中傳遞引力相互作用的媒介粒子，質量為零，電中性，自旋量子數為2，只有1種，尚未被發現。

希格斯玻色子（Higgs boson）- 又稱為「上帝粒子」，在GSW電弱統一理論中引起規範對稱性自發破缺並給其他基本粒子提供質量的自旋量子數為0的基本粒子，質量約為125GeV。2012年7月被歐洲核子中心（CERN）的大型強子對撞機（LHC）實驗發現。介子- 由一個正夸克和一個反夸克組成的強子，常見的有π、ρ、K等。

氘核、氦-4等由偶數個核子組成的原子核。因為質子和中子都是費米子，故含偶數個核子的原子核是自旋為整數的玻色子。

接下來就要說到數量眾多的複合粒子。複合粒子顧名思義，就是它是可以再分的粒子。不能作為點粒子。複合粒子主要是強子族粒子。包括重子，核子，超子。比如質子，反質子，中子，反中子，Δ粒子等，都是複合粒子。很多複合粒子是由夸克組合形成的。比如Λ粒子，Σ粒子，Ξ粒子，Ω粒子。

簡單介紹一下。重子這一名詞是指由三個夸克（或者三個反夸克組成反重子）組成的複合粒子。在這理論中它是強子的一類。值得注意的是，因為重子屬於複合粒子，所以不是基本粒子。最常見的重子有組成日常物質原子核的質子和中子，與反質子、反中子合稱為核子。重子與由一個夸克和一個反夸克組成的介子一起被合稱為強子。強子是所有強相互作用的粒子的總稱。

核子是質子、反質子、中子與反中子的總稱，是組成原子核的粒子。它由夸克和膠子組成，屬於重子。

超子是一群次原子粒子的分類，所有的超子都是重子和費米子。因此它們的自旋都是半奇數，而且都遵守數費米-狄拉克統計，他們的半衰期介於1到10秒之間。最早關於超子的研究是開始於1950年代，而到今天歐洲核子研究組織、費米國立加速器實驗室、史丹佛直線加速器、布克海文國家實驗室等都有在研究。

複合粒子還包含介子，其他粒子。其他粒子，在這裡指原子核，奇異粒子等。

再來說說一下准粒子。准粒子的概念也經常聽到。准粒子一般包含聲子，激子，等離子子，電磁極化子，極子，磁振子等。准粒子一般是概念粒子，就是認為規定的粒子，本身是不存的。

比如說聲子，一般指的是晶格體的振動量子化描述。聲子（Phonon）是一種非真實的准粒子，是用來描述晶體原子熱振動——晶格振動規律的一種能量量子，它的能量等於?ωq。

激子：在半導體中，如果一個電子從滿的價帶激發到空的導帶上去，則在價帶內產生一個空穴，而在導帶內產生一個電子，從而形成一個電子-空穴對。空穴帶正電，電子帶負電，它們之間的庫侖互相吸引作用在一定的條件下會使它們在空間上束縛在一起，這樣形成的結合體稱為激子。

極子的基本概念：極子即是具體的、又是抽象的，它是一個物的單位。從宏觀看銀河系、太陽系、地球等都是極子；從微觀看分子、原子、電子、光子等都是極子；地球上的每件物體、每個生物都是極子。它們都是具有一定形狀、一定體積、一定質量的物，這是極子的具體性表現。每個極子的外圍部分是長短不一的極子線體，有的看得見，有的看不見，起吸引作用的都是無形的。它們確確實實地存在著，目前人類對它的認識還不夠深刻，所以極子具有一定的抽象性。

好了，關於粒子就補充介紹這麼多內容，其實已經夠多了。而且比較枯燥，看了又容易忘。不過看了，你會形成一個印象。那就是這個世界真的好精彩。而且就像我在科普書籍《變化》中寫的：其大無外，其小無內。任何一個粒子，都是抽象的。因為我們不能把它們放在手裡端詳，很多時候，我們在用想像力去觀察它們的。進入一個小小的粒子，我們可以進入一個極大的世界。

就像一扇門很小，但進入這扇門，你發現一個更大的世界。同樣從一個無比大的世界裡，你進入了一個小的空間。但你永遠在這個空間里。好像是循環無限的空間，能量就這樣彼此交互著，所以才會有混沌理論，微擾理論等等。

我不聰明，我也不夠勤奮，我其實和你們一樣，我希望我聰明，我勤奮。我懂一些前輩們研究的成果。知道這兩個字無比重要，只有知道了，你才會有下一步行動。不知道，就永遠不知道路的方向。這對人類來說，不重要嗎？

所以科普的目的，是讓我了解更多。科普的目的，是讓你了解更多。這樣，我們就會了解更多。了解更多，人生更精彩。

摘自獨立學者，科普作家靈遁者量子力學書籍《見微知著》

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