Jump to content

Список частиц

(Перенаправлено с «Композитные частицы »)

Это список известных и предполагаемых частиц.

Элементарные частицы Стандартной модели

[ редактировать ]

Элементарные частицы — это частицы без измеримой внутренней структуры; то есть неизвестно, состоят ли они из других частиц. [1] Они являются фундаментальными объектами квантовой теории поля . Существует множество семейств и подсемейств элементарных частиц. Элементарные частицы классифицируются в зависимости от их спина . Фермионы имеют полуцелый спин, тогда как бозоны имеют целочисленный спин. Все частицы Стандартной модели наблюдались экспериментально, включая бозон Хиггса в 2012 году. [2] [3] Многие другие гипотетические элементарные частицы, такие как гравитон , были предложены, но не наблюдались экспериментально.

Фермионы

[ редактировать ]

Фермионы — один из двух фундаментальных классов частиц, второй — бозоны . Фермионные частицы описываются статистикой Ферми – Дирака и имеют квантовые числа , описываемые принципом исключения Паули . К ним относятся кварки и лептоны , а также любые составные частицы, состоящие из нечетного их числа, например все барионы и многие атомы и ядра.

Фермионы имеют полуцелый спин; для всех известных элементарных фермионов это 1 2 . Все известные фермионы, кроме нейтрино , также являются фермионами Дирака ; то есть каждый известный фермион имеет свою собственную античастицу . Неизвестно, ли нейтрино является фермионом Дирака или фермионом Майорана . [4] Фермионы являются основными строительными блоками всей материи . Они классифицируются в зависимости от того, взаимодействуют ли они посредством сильного взаимодействия или нет. В Стандартной модели существует 12 типов элементарных фермионов: шесть кварков и шесть лептонов .

Кварки являются фундаментальными составляющими адронов и взаимодействуют посредством сильного взаимодействия . Кварки — единственные известные носители дробного заряда , но поскольку они объединяются в группы по три кварка (барионы) или в пары из одного кварка и одного антикварка (мезоны), в природе наблюдается только целочисленный заряд. Их соответствующими античастицами являются антикварки , которые идентичны, за исключением того, что они несут противоположный электрический заряд (например, ап-кварк несет заряд + 2 3 , а верхний антикварк несет заряд — 2 3 ), цветовой заряд и барионное число. Существует шесть разновидностей кварков; три положительно заряженных кварка называются «кварками верхнего типа», а три отрицательно заряженных кварка называются «кварками нижнего типа».

Кварки
Поколение Имя Символ Античастица Вращаться Заряжать
( е )
Масса ( МэВ / c 2 ) [5]
1 вверх в
в
1 2 + 2 3 2.2 +0.6
−0.4
вниз д
д
1 2 1 3 4.6 +0.5
−0.4
2 очарование с
с
1 2 + 2 3 1280 ± 30
странный с
с
1 2 1 3 96 +8
−4
3 вершина т
т
1 2 + 2 3 173 100 ± 600
нижний б
б
1 2 1 3 4180 +40
−30

Лептоны не взаимодействуют посредством сильного взаимодействия . Их соответствующие античастицы антилептоны , которые идентичны, за исключением того, что они несут противоположный электрический заряд и лептонное число. Античастицей электрона является антиэлектрон, который по историческим причинам почти всегда называют « позитроном ». Всего лептонов шесть; три заряженных лептона называются «электроноподобными лептонами», а нейтральные лептоны — « нейтрино ». Известно, что нейтрино колеблются , поэтому нейтрино определенного аромата не имеют определенной массы: вместо этого они существуют в суперпозиции собственных массовых состояний . Гипотетическое тяжелое правое нейтрино, называемое « стерильным нейтрино », не было упомянуто.

Лептоны
Поколение Имя Символ Античастица Вращаться Заряжать
( е )
Масса [5]
( МэВ / c 2 )
1 электрон
и

и +
 1  / 2 −1 0.511 [примечание 1]
электронное нейтрино
н
и

н
и
 1  / 2   0 < 0,0000022
2 мюон
м

м +
 1  / 2 −1 105.7 [примечание 2]
мюонное нейтрино
н
м

н
м
 1  / 2   0 < 0,170
3 да
т

т +
 1  / 2 −1 1 776 .86 ± 0.12
число нейтрино
н
т

н
т
 1  / 2   0 < 15,5
  1. ^ Точное значение массы электрона составляет 0,510 998 950 69 (16)   МэВ/ с. 2 . [6]
  2. ^ Точное значение массы мюона составляет 105,658 3755 (23)   МэВ/ с. 2 . [7]

Бозоны — одна из двух фундаментальных частиц, имеющих целые спиновые классы частиц, другая — фермионы . Бозоны характеризуются статистикой Бозе-Эйнштейна и все имеют целые спины. Бозоны могут быть либо элементарными, как фотоны и глюоны , либо составными, как мезоны .

Согласно Стандартной модели , элементарными бозонами являются:

Имя Символ Античастица Вращаться Заряд ( е ) Масса (ГэВ/ c 2 ) [5] Взаимодействие опосредовано Наблюдается
фотон с себя 1 0 0 электромагнетизм Да
W-бозон
В

В +
1 ±1 80.385 ± 0.015 слабое взаимодействие Да
Z-бозон
С
себя 1 0 91.1875 ± 0.0021 слабое взаимодействие Да
клей
г
себя 1 0 0 сильное взаимодействие Да
Бозон Хиггса
ЧАС 0
себя 0 0 125.09 ± 0.24 масса Да

постулируется Бозон Хиггса электрослабой теорией прежде всего для объяснения происхождения масс частиц . В процессе, известном как « механизм Хиггса », бозон Хиггса и другие калибровочные бозоны Стандартной модели приобретают массу посредством спонтанного нарушения калибровочной симметрии SU(2). Минимальная суперсимметричная стандартная модель (MSSM) предсказывает несколько бозонов Хиггса. 4 июля 2012 года была открыта новая частица с массой от 125 до 127 ГэВ/ с. 2 было объявлено; физики подозревали, что это был бозон Хиггса. С тех пор было показано, что частица ведет себя, взаимодействует и распадается многими способами, предсказанными для частиц Хиггса Стандартной моделью, а также имеет четность и нулевой спин — два фундаментальных атрибута бозона Хиггса. Это также означает, что это первая элементарная скалярная частица, обнаруженная в природе.

Элементарные бозоны, ответственные за четыре фундаментальные силы природы, называются силовыми частицами ( калибровочными бозонами ). Сильное взаимодействие опосредовано глюоном , слабое W- и Z-бозонами.

Гипотетические частицы

[ редактировать ]

Гравитация

[ редактировать ]
Имя Символ Античастица Вращаться Заряд ( е ) Масса (ГэВ/ c 2 ) [5] Взаимодействие опосредовано Наблюдается
гравитация Г себя 2 0 0 гравитация Нет

Гравитон — это гипотетическая частица, которая была включена в некоторые расширения стандартной модели для передачи гравитационной силы. Он находится в особой категории между известными и гипотетическими частицами: как ненаблюдаемая частица, которая не предсказана и не требуется для Стандартной модели , она принадлежит к таблице гипотетических частиц ниже. Но гравитационная сила сама по себе является несомненностью, и для выражения этой известной силы в рамках квантовой теории поля требуется бозон, который будет ее посредником.

Если он существует, ожидается, что гравитон будет безмассовым , поскольку гравитационная сила имеет очень большую дальность действия и, по-видимому, распространяется со скоростью света. Гравитон должен быть со спином -2, бозоном поскольку источником гравитации является тензор энергии-импульса второго порядка , тензор (по сравнению с электромагнетизме со спином 1 в фотоном , источником которого является четырехток , первый ток). тензор порядка). Кроме того, можно показать, что любое безмассовое поле со спином 2 приведет к возникновению силы, неотличимой от гравитации, поскольку безмассовое поле со спином 2 будет связываться с тензором энергии-импульса так же, как это происходит с гравитационными взаимодействиями. Этот результат предполагает, что если будет обнаружена безмассовая частица со спином 2, то это должен быть гравитон. [8]

Частицы, предсказанные суперсимметричными теориями

[ редактировать ]

Суперсимметричные теории предсказывают существование большего количества частиц, ни одна из которых не была подтверждена экспериментально.

Суперпартнеры (Счастицы)
Суперпартнер Вращаться Примечания суперпартнер:
чаргино
 1  / 2
Чаргино представляют собой суперпозиции суперпартнеров W заряженных бозонов Стандартной модели: заряженного бозона Хиггса и -бозона .
MSSM предсказывает две пары чаргино.
заряженные бозоны
глюино
 1  / 2
Восемь глюонов и восемь глюино. клей
Гравитатино
 3  / 2
Предсказано супергравитацией ( СУГРА ). Гравитон . тоже гипотетический – см. предыдущую таблицу гравитация
Хиггсино
 1 /  2
Для суперсимметрии необходимо несколько бозонов Хиггса, нейтральных и заряженных, соответственно их суперпартнерам. Бозон Хиггса
нейтралино
 1  / 2
Нейтралино представляют собой суперпозиции суперпартнеров Z - нейтральных бозонов Стандартной модели: нейтрального бозона Хиггса , бозона и фотона .
Легчайший нейтралино является ведущим кандидатом на роль темной материи .
MSSM предсказывает четыре нейтралино.
нейтральные бозоны
фотоно
 1  / 2
Смешивание с цино и нейтральными хиггсино для получения нейтралино. фотон
Слептон
0
Суперпартнеры лептонов ( электрон, мюон, тау) и нейтрино. лептоны
снейтрино
0
Введен во многих расширениях стандартной супермодели и может потребоваться для объяснения результатов LSND .
Особая роль принадлежит стерильному нейтрино, суперсимметричному аналогу гипотетического правого нейтрино, называемого « стерильным нейтрино ».
нейтрино
скварки
0
Считается , что стоп-скварк (суперпартнер топ -кварка ) имеет малую массу и часто является предметом экспериментальных поисков. кварки
вино, журнал
 1  / 2
Заряженный вино смешивается с заряженным хиггсино для чарджино, о зино см. строку выше. В ± и З 0 бозоны

Так же, как фотон, Z-бозон и W ± бозоны являются суперпозициями B 0 , В 0 , В 1 , и Вт 2 поля, фотино, зино и вино ± являются суперпозициями бино 0 , вино 0 , вино 1 и алкаш 2 . Независимо от того, используете ли вы в качестве основы исходные гавино или эти суперпозиции, единственными предсказанными физическими частицами являются нейтралино и чаргино как их суперпозиция вместе с хиггсино.

Другие гипотетические бозоны и фермионы

[ редактировать ]

Другие теории предсказывают существование дополнительных элементарных бозонов и фермионов, при этом некоторые теории также постулируют наличие дополнительных суперпартнеров для этих частиц:

Другие гипотетические бозоны и фермионы
Имя Вращаться Примечания
аксион
0
Псевдоскалярная частица, введенная в теорию Печчеи – Куинна для решения проблемы сильного CP .
аксино
 1  / 2
Суперпартнер аксиона. Образует супермультиплет вместе с саксионом и аксионом в суперсимметричных расширениях теории Печчеи – Куинна.
отруби
?
Предсказано в моделях мира бран .
дигамма
?
Предполагаемый резонанс массы около 750 ГэВ, распадающийся на два фотона.
расширение
0
Предсказывается в некоторых теориях струн.
дилатино
 1  / 2
Суперпартнер дилатона.
двойная гравитация
2
Была выдвинута гипотеза, что он двойственен гравитону в условиях электрическо-магнитного дуализма в супергравитации .
гравифотон
1
Также известен как «гравектор». [9]
гравискалярный
0
Также известен как «радио».
инфлатон
0
Неопознанный скалярный носитель силы, который, как предполагается, физически вызвал космологическую « инфляцию » – быстрое расширение от 10 −35 до 10 −34  секунд после Большого взрыва .
магнитный фотон
?
Предсказано в 1966 году. [10]
главный
0
можно понять нейтрино Предсказал, что массы с помощью механизма качелей .
майорановский фермион  1  / 2 ;  3  / 2  ? ... глюино , нейтралино или другое – это своя античастица .
саксион
0
частица X17
?
возможная причина аномальных результатов измерений вблизи 17 МэВ и возможный кандидат на роль темной материи .
X и Y-бозоны
1
эти лептокварки предсказывают, что Теории великого объединения являются более тяжелыми эквивалентами W и Z.
Бозоны W' и Z'
1

Другие гипотетические элементарные частицы

[ редактировать ]

Композитные частицы

[ редактировать ]

Сложные частицы представляют собой связанные состояния элементарных частиц.

Адроны определяются как сильно взаимодействующие составные частицы . Адроны – это:

Кварковые модели , впервые предложенные в 1964 году независимо Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом (которые называли кварки «тузами»), описывают известные адроны как состоящие из валентных кварков и/или антикварков, тесно связанных силой цвета , которая опосредована глюоны . (Взаимодействие кварков и глюонов описывается теорией квантовой хромодинамики .) В каждом адроне также присутствует «море» виртуальных пар кварк-антикварк.

Комбинация трех u, d или s-кварков с суммарным спином 3 2 образуют так называемый «барионный декуплет».
Структура протон-кварка: 2 верхних кварка и 1 нижний кварк.

Обычные барионы (составные фермионы ) содержат по три валентных кварка или по три валентных антикварка каждый.

Мезоны со спином 0 образуют нонет.

Обычные мезоны состоят из валентного кварка и валентного антикварка . Поскольку мезоны имеют целый спин (0 или 1) и сами по себе не являются элементарными частицами, их классифицируют как «составные» бозоны , хотя они состоят из элементарных фермионов . Примеры мезонов включают пион , каон и J/ψ . В квантовой адродинамике мезоны являются посредниками в остаточном сильном взаимодействии между нуклонами.

В то или иное время о положительных сигнатурах сообщалось для всех следующих экзотических мезонов, но их существование еще не подтверждено.

  • Тетракварк ; состоит из двух валентных кварков и двух валентных антикварков
  • Глюбол это связанное состояние глюонов без валентных кварков;
  • Гибридные мезоны состоят из одной или нескольких валентных пар кварк-антикварк и одного или нескольких реальных глюонов.

Атомные ядра

[ редактировать ]
Полуточное изображение атома гелия . В ядре протоны окрашены в красный цвет, а нейтроны — в фиолетовый. В действительности ядро ​​также сферически симметрично.

Атомные ядра обычно состоят из протонов и нейтронов, хотя экзотические ядра могут состоять из других барионов, таких как гипертритон , который содержит гиперон . Эти барионы (протоны, нейтроны, гипероны и т. д.), составляющие ядро, называются нуклонами. Каждый тип ядра называется « нуклидом », и каждый нуклид определяется конкретным количеством нуклонов каждого типа.

  • « Изотопы » — это нуклиды, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.
  • И наоборот, « изотоны » — это нуклиды, которые имеют одинаковое количество нейтронов, но разное количество протонов.
  • « Изобары » — это нуклиды, которые имеют одинаковое общее число нуклонов, но различаются числом нуклонов каждого типа. Ядерные реакции могут превращать один нуклид в другой.

Атомы — мельчайшие нейтральные частицы, на которые можно разделить вещество в результате химических реакций . Атом состоит из небольшого тяжелого ядра, окруженного относительно большим легким облаком электронов. Атомное ядро ​​состоит из 1 или более протонов и 0 или более нейтронов. Протоны и нейтроны, в свою очередь, состоят из кварков. Каждому типу атома соответствует определенный химический элемент . На сегодняшний день открыто или создано 118 элементов.

Экзотические атомы могут состоять из частиц в дополнение или вместо протонов, нейтронов и электронов, таких как гипероны или мюоны. Примеры включают пионий (
п
 
п +
) и атомы кваркония .

Лептонные атомы

[ редактировать ]

Лептонные атомы, названные с помощью -ониума , представляют собой экзотические атомы, состоящие из связанного состояния лептона и антилептона. Примеры таких атомов включают позитроний (
и
 
и +
), мюоний (
и
 
м +
) и « истинный мюоний » (
м
 
м +
). Из них позитроний и мюоний наблюдались экспериментально, тогда как «истинный мюоний» остается лишь теоретическим.

Молекулы

[ редактировать ]

Молекулы – это мельчайшие частицы, на которые можно разделить вещество, сохранив при этом химические свойства вещества. Каждому типу молекул соответствует определенное химическое вещество . Молекула представляет собой смесь двух и более атомов. Атомы объединяются в фиксированной пропорции, образуя молекулу. Молекула – одна из основных единиц материи.

Ионы — это заряженные атомы ( одноатомные ионы ) или молекулы ( многоатомные ионы ). К ним относятся катионы, имеющие суммарный положительный заряд, и анионы, имеющие суммарный отрицательный заряд.

Квазичастицы

[ редактировать ]

Квазичастицы — это эффективные частицы, существующие во многих системах частиц. Уравнения поля физики конденсированного состояния удивительно похожи на уравнения физики частиц высоких энергий. В результате большая часть теории физики элементарных частиц применима и к физике конденсированного состояния; в частности, существует ряд возбуждений поля, называемых квазичастицами , которые можно создавать и исследовать. К ним относятся:

  • Анионы — это обобщение фермионов и бозонов в двумерных системах, таких как листы графена , которые подчиняются статистике кос .
  • Дислоны — это локализованные коллективные возбуждения кристаллической дислокации вокруг статического смещения.
  • Экситоны — связанные состояния электрона и дырки .
  • Хопфионы — это топологические солитоны, которые являются трехмерным аналогом скирмиона.
  • Магноны — это когерентные возбуждения электронных спинов в материале.
  • Фононы — это колебательные моды в кристаллической решетке .
  • Плазмоны — когерентные возбуждения плазмы .
  • Плектоны — это теоретический вид частиц, обсуждаемый как обобщение статистики кос аниона на более чем два измерения.
  • Поляритоны представляют собой смеси фотонов с другими квазичастицами.
  • Поляроны — это движущиеся заряженные (квази-) частицы, окруженные ионами в материале.
  • Скирмионы — это топологическое решение пионного поля, используемое для моделирования низкоэнергетических свойств нуклона , таких как связь аксиально-векторного тока и масса.

Кандидаты на темную материю

[ редактировать ]

Следующие категории не являются уникальными или отдельными: например, WIMP или WISP также являются FIP .

Кандидаты на темную энергию

[ редактировать ]

Классификация по скорости

[ редактировать ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Сильви Брайбан; Джорджо Джакомелли; Маурицио Спурио (2012). Частицы и фундаментальные взаимодействия: введение в физику элементарных частиц (1-е изд.). Спрингер . п. 1. ISBN  978-94-007-2463-1 .
  2. ^ Хачатрян В.; и др. (Сотрудничество CMS) (2012). «Наблюдение нового бозона с массой 125 ГэВ в эксперименте CMS на БАК». Буквы по физике Б. 716 (2012): 30–61. arXiv : 1207.7235 . Бибкод : 2012PhLB..716...30C . дои : 10.1016/j.physletb.2012.08.021 .
  3. ^ Абаджян Т.; и др. (Сотрудничество АТЛАС) (2012). «Наблюдение новой частицы в поисках бозона Хиггса Стандартной модели с помощью детектора ATLAS на БАК». Буквы по физике Б. 716 (2012): 1–29. arXiv : 1207.7214 . Бибкод : 2012PhLB..716....1A . doi : 10.1016/j.physletb.2012.08.020 . S2CID   119169617 .
  4. ^ Кайзер, Борис (2010). «Два вопроса о нейтрино». arXiv : 1012.4469 [ геп-ф ].
  5. ^ Jump up to: а б с д Группа данных о частицах (2016). «Обзор физики элементарных частиц» . Китайская физика C . 40 (10): 100001. Бибкод : 2016ЧФК..40j0001P . дои : 10.1088/1674-1137/40/10/100001 . hdl : 1983/c6dc3926-daee-4d0e-9149-5ff3a8120574 . S2CID   125766528 .
  6. ^ «Значение CODATA 2022: эквивалент энергии массы электронов в МэВ» . Справочник NIST по константам, единицам измерения и неопределенности . НИСТ . Май 2024 года . Проверено 18 мая 2024 г.
  7. ^ «Значение CODATA 2022: эквивалент энергии массы мюона в МэВ» . Справочник NIST по константам, единицам измерения и неопределенности . НИСТ . Май 2024 года . Проверено 18 мая 2024 г.
  8. ^ Для сравнения геометрического вывода и (негеометрического) вывода поля спина 2 общей теории относительности см. блок 18.1 (а также 17.2.5) документа. Миснер, CW ; Торн, Канзас ; Уиллер, Дж. А. (1973). Гравитация . У. Х. Фриман . ISBN  0-7167-0344-0 .
  9. ^ Мартенс, Р. (2004). «Гравитация мира бран» (PDF) . Живые обзоры в теории относительности . 7 (1): 7. arXiv : gr-qc/0312059 . Бибкод : 2004LRR.....7....7M . дои : 10.12942/lrr-2004-7 . ПМЦ   5255527 . ПМИД   28163642 .
  10. ^ Салам, А. (1966). «Магнитный монополь и двухфотонные теории C-нарушения». Письма по физике . 22 (5): 683–684. Бибкод : 1966PhL....22..683S . дои : 10.1016/0031-9163(66)90704-9 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c350df85888519dfb2c53b527a7563a2__1721301600
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c3/a2/c350df85888519dfb2c53b527a7563a2.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
List of particles - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)