引言

基本粒子是什么

早在古希腊和春秋战国时期，就已经提出了原子的概念。惠子曾经说过，& quot最小的物质是不可分的。"这个最小的单位，德谟克利特称之为& quotatom & quot，提出原子唯物主义，认为世间万物都是由原子构成的。然而，在随后的2000年里，没有人深入讨论过原子或& quot最小单位& quot是，所以& quotatom & quot原本属于哲学范畴。

德谟克里特斯的原子

1789年，法国科学家拉瓦锡定义了原子一词，从此，原子被用来表示化学变化中的最小单位。起初，科学家认为原子是物质的最小单位，不可分割。然而，1897年，约瑟夫约翰汤姆逊根据阴极射线在放电管中受电磁场和磁场作用的轨迹，确定阴极射线中的粒子带负电，并测量了其荷质比，发现了电子及其亚原子特征，粉碎了原子不可分的假设。

后来，汤姆逊还提出了著名的葡萄干蛋糕模型来描述原子的内部结构：

原子是一个充满均匀分布的带正电液体的小球体。球里有几个电子，都在这种带正电荷的液体里，就像很多软木塞浸在一盆水里一样。这些电子以等间距排列在与带正电的球同心的圆周上，以一定的速度做圆周运动，发出电磁辐射。原子光谱反映了这些电子的辐射频率。因为电子的负电荷之和等于电液体的正电荷之和，只是符号相反，所以原子从外面看起来是中性的。在汤姆森提出的这个原子模型中，电子被嵌入带正电荷的液体中，就像蛋糕中的葡萄干一样。

当然，这是汤姆森自己的主观臆测。1914年，卢瑟福用阴极射线轰击氢，结果氢原子的电子被敲出，变成带正电荷的阳离子，这其实是氢的原子核。卢瑟福推测这是与阴极射线相对的阳极射线，阴极射线有一个电荷单位和一个质量单位。卢瑟福将其命名为质子。1932年，查德威克在用粒子轰击原子核的实验中发现了中子。然后人们认识到原子核是由质子和中子组成的，从而获得了所有物质都是由基本结构单元——质子、中子和电子组成的统一世界图像。

随着少数& quot粒子& quot如质子、中子、电子和子，人们认为这些粒子是物质的最小单位，称它们为& quot基本粒子& quot(意为分不开)。

粒子具有双重性质，也就是我们所说的波粒二象性。在长期的探索过程中，科学家根据质量、大小、寿命、对称性、自旋、守恒等性质对粒子进行分类。

什么是对称性呢？20世纪20年代，狄拉克提出了著名的狄拉克理论，并预言：宇宙中的每一个基本费米粒子必定有其对应的反粒子，两者质量相同，但电荷相反。1932年，安德森发现了正电子(即电子的反粒子)。他用过饱和的乙醚气体充满云室。当物质发射出正电子时，正电子穿过云室，在正电子的轨道上出现了液滴线。通过外加磁场测量正电子的偏转方向和半径，可以知道它们的带电符号和荷质比(带电量与质量的比值)，从而证实了狄拉克的预言。

反粒子在质量、自旋、平均寿命和磁矩上与相应的粒子相同。如果充电。它们携带的电量相同，但符号相反。磁矩和自旋的取向关系也是相反的。当反粒子遇到相应的粒子时，它们会湮灭并转化成其他粒子。

1925年，受泡利不相容原理的启发，什么是自旋？,ge乌伦贝克和S.A古兹米分析了原子光谱的一些实验结果，提出电子具有——自旋的内禀运动和与电子自旋有关的自旋磁矩。粒子自旋是由内禀角动量(一个与物体离原点的位移和动量有关的物理量)引起的。粒子自旋是固有性质，其大小是量子化的，不能改变(但自旋角动量的方向可以通过运算改变)。

什么又是守恒？'s物质是不断运动和变化的，有些东西在变化的过程中不变，这就是守恒。粒子的产生和衰变必须遵循能量守恒定律。此外，还有其他守恒定律，如质量守恒、动量守恒、角动量守恒，以及微观现象中的不连续宇称守恒和电荷守恒，还有重子数守恒、轻子数守恒、奇点守恒和同位旋守恒。

目前

基本粒子的分类

基本费米子费就是组成物质的粒子，分为2类：夸克和轻子。而这2类基本费米子，又分为合共24种味(味指一种基本粒子的种类)：

12种夸克：包括上夸克(u)、下夸克(d)、奇夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)、顶夸克(t)，及它们对应的6种反粒子。需要指出的是夸克共有3种颜色，比如红上夸克、蓝上夸克、绿上夸克，所以细分的话夸克是36种。

12种轻子：包括电子(e)、渺子(μ)、陶子(τ)、、中微子νe、中微子νμ、中微子ντ，及对应的6种反粒子，包括3种反中微子。

而玻色子则分为基本粒子和复合粒子。基本玻色子根据物理的四大相互作用可以分为：

引力相互作用：引力子

电磁相互作用：光子

弱相互作用（使原子衰变的相互作用）：W及Z玻色子，W玻色子有两种，分别有+1（W+）和−1（W−）单位电荷。W+是W−的反粒子。而Z玻色子（Z0）则为电中性的，且为自身的反粒子。这三种粒子皆十分短命，其半衰期约为3秒。

强相互作用（夸克之间的相互作用）：胶子

它们的功能就是负责传递基本相互作用，而除了这四种，还包括为其他基本粒子提供质量的希格斯粒子，希格斯粒子与其他粒子的相互作用使其他粒子具有质量。相互作用越强质量就越大。

图上反粒子没有标出

而复合玻色子由偶数个费米子组成，常见的有介子、氘核、氦-4等。

PS：

1、强子不属于基本粒子，强子是一种亚原子粒子，包括重子和介子等，质子、中子、超子都属于重子类，重子由三个夸克或三个反夸克组成，它们的自旋总是半数的。

2、费米子组成物质和玻色子传递作用是什么意思呢？比如说胶子是一种负责传递强核力的玻色子。它们把夸克捆绑在一起，使之形成质子、中子及其他强子。

光子是传递电磁相互作用的媒介粒子。带电粒子通过发射或吸收光子而相互作用，正反带电粒子对可湮没转化为光子，它们也可以在电磁场中产生。

基本粒子的研究进展与意义

目前，引力子目前在物理学中是一个传递引力的假想粒子。实验中也一直没有发现自由夸克和胶子的存在。因夸克和胶子都有“色”量子数，一种猜测是带有颜色的夸克和胶子就像被囚禁在整体无色的“牢笼”里面，这种现象称为“色禁闭”（colorconfinement）。“色禁闭”的解释已有各种理论证据，但仍然属于研究的前沿问题。

对基本粒子的研究促进了许多学科的诞生，比如量子色动力学，1973年，美国科学家格罗斯、波利茨、威尔茨克通过一个完善的数学模型说明：夸克之间越接近，强作用力越弱。当夸克之间非常接近时，强作用力是如此之弱，以便到它们完全可以作为自由粒子活动。这种现象称为“渐近自由”。反之，夸克之间距离越大，强作用力就越强。“渐近自由”的发现导致了全新的理论——量子色动力学（QCD）的诞生。

许多科学家认为更早期宇宙更高能量（普朗克尺度）时很可能这四种相互作用全都是统一的，这种理论称为“大统一理论”。目前，科学家在格拉肖提出的弱电统一理论上构建了标准模型，用来描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子，科学家把费米子跟玻色子配对起来，以描述费米子之间的力。

标准模型被认为最有可能实现物理的大一统，而随着但在夸克理论提出后，人们认识到基本粒子也有复杂的结构，目前基本粒子也成为了历史名词，人们用“粒子”取代了它。

随着科学家对粒子研究的深入，人类将慢慢揭开宇宙的神秘面纱，了解宇宙的终极奥秘。