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大爆炸产生的粒子们

| 一条评论

轻子和夸克是构成一切物质的基本粒子。规范玻色子是传递夸克、轻子之间相互作用的粒子。虽然质子和中子由夸克组成,但因为它们都不能分解为其夸克成分,因此质子和中子也常被看作是基本粒子

  • 夸克

夸克是一种参与强相互作用的基本粒子,也是构成物质的基本单元。夸克是目前已知唯一一种基本电荷为非整数的粒子。

夸克包括:6味×红绿蓝3色×正反粒子=36种。

夸克的“6味”(6种):上(u)、下(d)、粲(c)、奇(s)、顶(t)和底(b)。上夸克和下夸克的质量是所有夸克中最低的,一般来说很稳定,它们在宇宙中很常见,而粲、奇、顶和底则只能经由高能粒子的碰撞产生(例如宇宙射线及粒子加速器)并很快衰变。

夸克还具有三种“色”的特性,分别是红、绿和蓝。这里“色”并非指夸克真的具有颜色,而是借“色”这一词形象地比喻夸克本身的一种物理属性。

夸克的每一种味都有一种对应的反粒子,叫反夸克。反夸克跟对应的夸克有着相同的质量、平均寿命及自旋,但两者的电荷及其它荷的符号则相反。

  • 轻子

轻子是不参与强相互作用的费米子。轻子的自旋量子数为1/2。

轻子包括:电子、μ子、τ粒子(3种)+电微中子 Ve、μ微中子 Vμ和τ微中子Vτ(3种)+各自反粒子(6种)=12种。

轻子家族重要性质:

(1)轻子不参与强力的相互作用,只受电磁力和弱力的影响;

(2)轻子数守恒,即轻子只能以粒子反粒子成对地产生或湮灭,总的轻子数(轻子数目减去反轻子数目)在已知的一切物理过程中保持不变。

已知的六种味的轻子成对出现,每一对包括一种荷电轻子和一种被称为中微子的中性轻子。

电子

电子是带负电的亚原子粒子。它可以是自由的(不属于任何原子),也可以被原子核束缚。

电流是由运动的电子产生的。

中微子

中微子个头小、不带电,可自由穿过地球,质量非常轻,以接近光速的速度运动,与其他物质的相互作用十分微弱,号称宇宙间的“隐身人”。

  • 传播子

规范玻色子是传递基本相互作用的媒介粒子,它们的自旋都为整数,属于玻色子。

规范玻色子包括:

胶子

胶子是传递夸克之间强相互作用的粒子,自旋为1,共8种,静质量为0,具有色荷。胶子之间也有强相互作用,胶子本身可放出或吸收胶子。

光子

光子是传递电磁相互作用的基本粒子,自旋为1,只有1种,静止质量为0。光子以光速运动,本身不带电荷,不能放出或吸收光子。

W及Z玻色子

W及Z玻色子子是负责传递弱核力的基本粒子,自旋为1,有3种。W 和 Z 的质量差不多是质子质量的一百倍。玻色子的质量是十分重要的,因其限制了弱核力的作用范围。相对地,电磁力的作用范围无限远因为光子无质量。

引力子

引力子是一个传递引力的假想粒子(仍未知是否真正存在),自旋为2,只有1种,质量为0。为了传递引力,引力子必须永远相吸、作用范围无限远及以无限多的型态出现。

希格斯粒子

希格斯玻色子被称为“上帝粒子”。

物理学标准模型假设,宇宙中有一个无处不在的希格斯场,所有基本粒子通过与其相互作用而获得质量,同时产生希格斯玻色子。希格斯玻色子极不稳定,生成后会立刻衰变。

希格斯玻色子是自旋为零,不带电荷、色荷的玻色子,它不属于规范玻色子。

  • 强子

所有受到强相互作用影响的亚原子粒子都被称为强子。强子是由夸克、反夸克和胶子组成的,根据其自旋可以分为重子(自旋为半奇数)和介子(自旋为整数)。

重子

重子是指由三个夸克(或者三个反夸克组成反重子)组成的复合粒子。最常见的重子有质子中子。质子和中子加上反质子和反中子,又合称为核子。

质子

质子是一种带正电荷的亚原子粒子,由两个上夸克和一个下夸克通过胶子在强相互作用下构成。

质子的反粒子是反质子,反质子的质量与质子相同,所带电荷相反,质子与反质子成对出现或湮没。

中子

中子自身不带电,自旋为1/2,由两个下夸克和一个上夸克组成。其质量比质子的质量稍大。自由中子是不稳定的粒子,可通过弱作用衰变为质子,放出一个电子和一个反中微子。

反中子质量和其他性质都同中子一样,只是磁性与中子相反。反中子与核子相碰可湮没为π介子。

介子

介子是自旋为整数、重子数为零的强子,由一对正–反夸克构成,参与强相互作用。介子的静态质量介于轻子和重子之间,所以取名为介子。有的介子是荷电的,有的介子是中性的。介子都不能稳定存在,经历一定平均寿命后即转变为别种基本粒子。

介子类包π介子,κ介子,和η介子。

  • 原子核原子

原子核

原子核位于原子的核心部分,由质子和中子两种微粒构成。原子核极小(原子核体积/原子体积=篮球场体积/地球体积),却集中了99.96%以上原子的质量。

原子核的能量极大,质子和中子之间存在着巨大的吸引力,能克服质子之间所带正电荷的斥力,使原子在参与化学反应过程中,原子核不发生分裂。当一些原子核发生裂变(原子核分裂为两个或更多的核)或聚变(轻原子核相遇时结合成为重核)时,会释放出巨大的原子核能,即原子能。

原子

原子指化学反应不可再分的基本微粒,但原子在物理状态中可以分割。原子的质量主要集中在质子和中子上。原子核外分布着电子,电子跃迁产生光谱,电子决定了一个元素的化学性质,并且对原子的磁性有着很大的影响。

一个正原子包含有一个致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子。一个负原子的原子核带负电,周围的电子带正电。当质子数与电子数相同时,这个原子就是电中性的;否则,就是带有正电荷或者负电荷的离子。

根据质子和中子数量的不同,原子的类型也不同:质子数决定了该原子属于哪一种元素,而中子数则确定了该原子是此元素的哪一个同位素。

 

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1 评论

  1. 这是个物理学家的网站?还是备考辅导(龇牙笑)

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