粒子世界：從分子到夸克的示意圖，一看就明白

既然是量子力學科普書籍，自然離不開談粒子。那麼目前我們發現了多少種粒子？都是那些？它們各自的特性是什麼？一起來看看吧。

我們現在所學習的量子力學體系叫標準模型。標準模型（英語：Standard Model, SM）是一套描述強力、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質的基本粒子的理論。到目前為止，幾乎所有對以上三種力的實驗的結果都合乎這套理論的預測。但是標準模型還不是一套萬有理論，主要是因為它並沒有描述到引力，這個我在《變化》一書中就分析過原因，在這裡就不說了。

我們說本章要介紹粒子世界，主要是介紹基本粒子。不包含分子，原子這些內容。

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（這原理指出沒有相同的費米子能佔有同樣的量子態）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。

我們就根據上圖所示的內容，一 一為大家介紹。首先是夸克。

上面說了根據特性分為三代。如下圖。

夸克（英語：quark）是一種基本粒子，也是構成物質的基本單元。夸克互相結合，形成一種複合粒子，叫強子，強子中最穩定的是質子和中子，它們是構成原子核的單元。

由於一種叫「夸克禁閉」的現象，夸克不能夠直接被觀測到，或是被分離出來；只能夠在強子裡面找到夸克。因為這個原因，人類對夸克的所知大都是來自對強子的觀測。

所有的中子都是由三個夸克組成的，反中子則是由三個相應的反夸克組成的，比如質子，中子。質子由兩個上夸克和一個下夸克組成，中子是由兩個下夸克和一個上夸克組成。

夸克有六種「味」，分別是上、下、粲、奇、底及頂。上及下夸克的質量是所有夸克中最低的。較重的夸克會通過一個叫粒子衰變的過程，來迅速地變成上或下夸克。粒子衰變是一個從高質量態變成低質量態的過程。就是因為這個原因，上及下夸克一般來說很穩定，所以它們在宇宙中很常見，而奇、粲、頂及底則只能經由高能粒子的碰撞產生（例如宇宙射線及粒子加速器）。

夸克有著多種不同的內在特性，包括電荷、色荷、自旋及質量等。在標準模型中，夸克是唯一一種能經受全部四種基本相互作用的基本粒子，基本相互作用有時會被稱為「基本力」（電磁、重力、強相互作用及弱相互作用）。

夸克同時是現時已知唯一一種基本電荷非整數的粒子。通過上面的圖，就可以看出這點。

夸克每一種味都有一種對應的反粒子，叫反夸克，在對應的夸克符號上加一橫作為標記，例如u代表反上夸克。跟一般反物質一樣，反夸克跟對應的夸克有著相同的質量、平均壽命及自旋，但兩者的電荷及其他荷的正負則相反。

夸克模型分別由默里·蓋爾曼與喬治·茨威格於1964年獨立地提出。引入夸克這一概念，是為了能更好地整理各種強子，而當時並沒有什麼能證實夸克存在的物理證據，直到1968年SLAC開發出深度非彈性散射（英語：Deep inelastic scattering）實驗為止。

夸克的六種味已經全部被加速器實驗所觀測到；而於1995年在費米實驗室被觀測到的頂夸克，是最後發現的一種。

夸克的自旋為1?2，因此根據自旋統計定理，它們是費米子。它們遵守泡利不相容原理，即兩個相同的費米子，不能同時擁有相同的量子態。這點跟玻色子相反（擁有整數自旋的粒子），在相同的量子態上，相同的玻色子沒有數量限制。

跟輕子不同的是，夸克擁有色荷，因此它們會參與強相互作用。因為這種夸克間吸引力的關係，而形成的複合粒子，叫做「強子」。

在強子中決定量子數的夸克叫「價夸克」；除了這些夸克，任何強子都可以含有無限量的虛（或「海」）夸克、反夸克，及不影響其量子數的膠子。

強子分兩種：帶三個價夸克的重子，及帶一個價夸克和一個反價夸克的介子。最常見的重子是質子和中子，它們是構成原子核的基礎材料。我們已經知道有很多不同的強子。它們的不同點在於其所含的夸克，及這些內含物所賦予的性質。

電子屬於輕子

質子，中子，內部有夸克組成

夸克quark是一種基本粒子，也是構成物質的基本單元。夸克互相結合，形成一種複合粒子，叫強子，強子中最穩定的是質子和中子

比如中子，有2個上夸克，1個下夸克組成

夸克(Quark)之間傳遞強相互作用的粒子叫膠子，膠是膠水的膠。

膠子有顏色，兩顆夸克交換膠子時，他們的顏色也會同時改變。

摘自獨立學者靈遁者科普書籍《見微知著》

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