Список частиц

Это список известных и предполагаемых частиц.

Элементарные частицы [ править ]

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 по их спину . Фермионы имеют полуцелое вращение, в то время как бозоны имеют целочисленный спин. Экспериментально наблюдались все частицы Стандартной модели , включая бозон Хиггса в 2012 году. ^[2]^[3] Многие другие гипотетические элементарные частицы, такие как гравитон, были предложены, но не наблюдались экспериментально.

Фермионы [ править ]

Фермионы - это один из двух фундаментальных классов частиц, другой - бозоны . Фермионные частицы описываются статистикой Ферми – Дирака и имеют квантовые числа, описываемые принципом исключения Паули . Они включают кварки и лептоны , а также любые составные частицы, состоящие из нечетного их числа, такие как 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 . Не известно ли нейтрино является фермионов Дирака или фермионов Майорана . ^[4] Фермионы - это основные строительные блоки 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 шестьлептоны .

Кварки [ править ]

Кварки являются фундаментальными составляющими адронов и взаимодействуют друг с другом посредством сильного взаимодействия . Кварки - единственные известные носители дробного заряда , но поскольку они объединяются в группы по три (барионы) или в пары из одного кварка и одного антикварка (мезоны), в природе наблюдается только целочисленный заряд. Их соответствующие античастицы являются антикварки , которые являются идентичными , за исключением , что они несут противоположный электрический заряд (например, кварк несет заряд + 2 / 3 , в то время как до антикваркового несет заряд - 2 / 3 ), цветовой заряд и барионное число. Есть шесть вкусовкварков; три положительно заряженных кварка называются «кварками восходящего типа», а три отрицательно заряженных кварка называются «кварками нижнего типа».

Кварки
Поколение	Имя	Символ	Античастица	Вращение	Заряд ( е )	Масса ( МэВ / c ² ) ^[5]
1	вверх	ты	ты	1 ⁄ 2	+ 2 ⁄ 3	2.2^+0,6 _−0,4
1	вниз	d	d	1 ⁄ 2	- 1 ⁄ 3	4.6^+0,5 _−0,4
2	очарование	c	c	1 ⁄ 2	+ 2 ⁄ 3	1,280 ± 30
2	странный	s	s	1 ⁄ 2	- 1 ⁄ 3	96⁺⁸ ₋₄
3	вершина	т	т	1 ⁄ 2	+ 2 ⁄ 3	173 100 ± 600
3	Нижний	б	б	1 ⁄ 2	- 1 ⁄ 3	4 180⁺⁴⁰ ₋₃₀

Лептоны [ править ]

Лептоны не взаимодействуют посредством сильного взаимодействия . Их соответствующие античастицы - антилептоны , которые идентичны, за исключением того, что они несут противоположный электрический заряд и лептонное число. Античастица электрона - это 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, скорее они существуют в суперпозиции массовых собственных состояний.. Гипотетическое тяжелое правое нейтрино, называемое « стерильным нейтрино », было исключено из списка.

Лептоны
Поколение	Имя	Символ	Античастица	Вращение	Заряд ( е )	Масса ( МэВ / c ² ) ^[5]
1	Электрон	е^-	е⁺	1 ⁄ 2	−1	0,511 ^{[примечание 1]}
1	Электронное нейтрино	ν _е	ν _е	1 ⁄ 2	0	<0,0000022
2	Мюон	μ^-	μ⁺	1 ⁄ 2	−1	105,7 ^{[примечание 2]}
2	Мюонное нейтрино	ν _μ	ν _μ	1 ⁄ 2	0	<0,170
3	Тау	τ^-	τ⁺	1 ⁄ 2	−1	1776,86 ± 0,12
3	Тау нейтрино	ν _τ	ν _τ	1 ⁄ 2	0	<15,5

^ Масса электрона очень точно известна как 0,5109989461 ± 0,0000000031 МэВ / c^2.
^ Масса мюона очень точно известна как 105,6583745 ± 0,0000024 МэВ / c^2.

Бозоны [ править ]

Бозоны - одна из двух фундаментальных частиц, имеющих интегральные спиновые классы частиц, а другие - фермионы . Бозоны характеризуются статистикой Бозе – Эйнштейна, и все они имеют целочисленные спины. Бозоны могут быть элементарными, как фотоны и глюоны , или составными, как мезоны .

Согласно Стандартной модели , элементарными бозонами являются:

Имя	Символ	Античастица	Вращение	Заряд ( е )	Масса (ГэВ / c ² ) ^[5]	Взаимодействие опосредовано	Наблюдаемый
Фотон	γ	Себя	1	0	0	Электромагнетизм	да
W-бозон	W^-	W⁺	1	−1	80,385 ± 0,015	Слабое взаимодействие	да
Z-бозон	Z	Себя	1	0	91,1875 ± 0,0021	Слабое взаимодействие	да
Глюон	грамм	Себя	1	0	0	Сильное взаимодействие	да
бозон Хиггса	ЧАС⁰	Себя	0	0	125,09 ± 0,24	Масса	да

Хиггса постулируется теорией электрослабого прежде всего , чтобы объяснить происхождение массы частиц . В процессе, известном как « механизм Хиггса », бозон Хиггса и другие калибровочные бозоны в Стандартной модели приобретают массу за счет спонтанного нарушения симметрии калибровочной симметрии SU (2). Минимальная Суперсимметричная Стандартная модель(MSSM) предсказывает несколько бозонов Хиггса. 4 июля 2012 г. было объявлено об открытии новой частицы с массой от 125 до 127 ГэВ / c2; 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 четную 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 обеспечивается глюоном , слабое - W- и Z-бозонами.

Гипотетические частицы [ править ]

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

Имя	Символ	Античастица	Вращение	Заряд ( е )	Масса (ГэВ / c ² ) ^[5]	Взаимодействие опосредовано	Наблюдаемый
Гравитон	грамм	Себя	2	0	0	Гравитация	Нет

Гравитон является гипотетической частицей , которая была включена в некоторых расширениях к стандартной модели , чтобы опосредовать гравитационную силу. Он находится в особой категории между известными и гипотетическими частицами: как ненаблюдаемая частица, которая не предсказывается Стандартной моделью и не требуется для нее, она входит в таблицу гипотетических частиц ниже. Но гравитационная сила сама по себе является несомненным фактом, и для выражения этой известной силы в рамках квантовой теории поля необходим бозон, который будет ее посредником.

Суперпартнеры (Sparticles)
Суперпартнер	Вращение	Заметки	суперпартнер:
Чарджино	1 ⁄ 2	В чарджино являются суперпозицией этих суперпартнеров заряженных бозонов Стандартной модели: заряженный бозон Хиггса и W - бозона . MSSM предсказывает две пары чарджино.	заряженные бозоны
глюино	1 ⁄ 2	Восемь глюонов и восемь глюино.	глюон
гравитино	3 ⁄ 2	Предсказывается супергравитацией ( СУГРА ). Гравитон является гипотетическим, тоже - смотрите следующую таблицу.	гравитон
Хиггсино	1 ⁄ 2	Для суперсимметрии необходимо несколько бозонов Хиггса, нейтральных и заряженных, в соответствии с их суперпартнерами.	бозон Хиггса
нейтралино	1 ⁄ 2	Нейтралино являются суперпозицией этих суперпартнеров нейтральных бозонов Стандартной модели: нейтральный бозон Хиггса , Z - бозонов и фотонов . Самый легкий нейтралино - главный кандидат на роль темной материи . MSSM предсказывает четыре нейтралино.	нейтральные бозоны
фотино	1 ⁄ 2	Смешивание с зино и нейтральным хиггсино для нейтралино.	фотон
Sleptons	0	Суперпартнеры лептонов (электрон, мюон, тау) и нейтрино.	лептоны
снейтрино	0	Введен многими расширениями Стандартной супермодели и может потребоваться для объяснения результатов LSND . Особую роль играет стерильный снейтрино, суперсимметричный аналог гипотетического правого нейтрино, названный « стерильным нейтрино ».	нейтрино
скварки	0	Считается, что стоп-скварк (суперпартнер топ-кварка ) имеет небольшую массу и часто является предметом экспериментальных поисков.	кварки
алкаш, зино	1 ⁄ 2	Смешивание заряженного алкаша с заряженным Хиггсино для чарджино, о зино см. Строку выше.	W ± и Z 0 бозоны

Как фотон, Z-бозон и W ^± бозоны являются суперпозициями полей B ⁰ , W ⁰ , W ¹ и W ² , photino, zino и wino ^± являются суперпозициями bino ⁰ , wino ⁰ , wino ¹ , и алкаш ² . Независимо от того, использует ли кто-то исходные гауджино или эту суперпозицию в качестве основы, единственными предсказанными физическими частицами являются нейтралино и чарджино как их суперпозиция вместе с хиггсино.

Другие теории предсказывают существование дополнительных бозонов:

Другие гипотетические бозоны и фермионы
Имя	Вращение	Заметки
аксион	0	Псевдоскалярная частица, введенная в теории Печчеи – Куинна для решения проблемы сильной СР .
аксино	1 ⁄ 2	Суперпартнер аксиона. Вместе с саксионом и аксионом образует супермультиплет в суперсимметричных расширениях теории Печчеи – Куинна.
Branon	?	Прогнозируется в моделях мира на бране .
хамелеон	0	возможный кандидат на темную энергию и темную материю и может способствовать космической инфляции .
дилатон	0	Предсказано некоторыми теориями струн.
дилатино	1 ⁄ 2	Суперпартнер дилатона.
дуальный гравитон	2	Была выдвинута гипотеза, что он дуален гравитону в условиях электромагнитной дуальности в супергравитации .
гравифотон	1	Также известен как «гравивектор». ^[6]
гравискалар	0	Также известен как «радион».
надувной	0	Неизвестный носитель силы, который, как предполагается, имеет физическую причину космологической « инфляции » - быстрое расширение с 10 ^-35 до 10 ^-34 секунд после Большого взрыва .
магнитный фотон	?	А. Салам (1966). «Магнитный монополь и двухфотонные теории C-нарушения». Physics Letters 22 (5): 683–684.
майор	0	Предсказано понять массы нейтрино с помощью механизма качелей .
майорана фермион	1 ⁄ 2 ; 3 ⁄ 2 ? ...	глюино , нейтралино или другое - это собственная античастица .
саксион	0
X17 частица	?	возможная причина аномальных результатов измерений около 17 МэВ и возможный кандидат в темную материю .
X- и Y-бозоны	1	Эти лептокварки предсказываются теориями GUT как более тяжелые эквиваленты W и Z.
W 'и Z' бозоны	1

Зеркальные частицы предсказываются теориями, восстанавливающими симметрию четности .

« Магнитный монополь » - это общее название частиц с ненулевым магнитным зарядом. Их предсказывают некоторые GUT.

"Tachyon" is a generic name for hypothetical particles that travel faster than the speed of light (and so paradoxically experience time in reverse due to inversal of Theory of relativity) and have an imaginary rest mass, they would violate the laws of causality.

Preons were suggested as subparticles of quarks and leptons, but modern collider experiments have all but ruled out their existence.

Kaluza–Klein towers of particles are predicted by some models of extra dimensions. The extra-dimensional momentum is manifested as extra mass in four-dimensional spacetime.

Composite particles[edit]

Hadrons[edit]

Адроны определяются как сильно взаимодействующие составные частицы . Адроны бывают либо:

Составные фермионы (особенно 3 кварка), в этом случае они называются барионами .
Составные бозоны (особенно 2 кварка), в этом случае они называются мезонами .

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

Барионы [ править ]

Комбинация трех u, d или s-кварков с общим спином 3 ⁄ 2 образуют так называемый «барионный декуплет».

Структура протонного кварка: 2 верхних кварка и 1 нижний кварк. Глюонные трубки или трубки потока, как теперь известно, имеют Y-образную форму.

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

Нуклоны - это фермионные составляющие нормальных атомных ядер:
- Протоны , состоящие из двух верхних и одного нижнего кварка (uud)
- Нейтроны , состоящие из двух нижних и одного верхнего кварка (ddu)
Гипероны , такие как частицы Λ, Σ, Ξ и Ω, которые содержат один или несколько странных кварков , недолговечны и тяжелее нуклонов. Хотя обычно они не присутствуют в атомных ядрах, они могут появляться в короткоживущих гиперядрах .
Также наблюдался ряд очарованных и нижних барионов.
Пентакварки состоят из четырех валентных кварков и одного валентного антикварка.
Могут существовать и другие экзотические барионы .

Мезоны [ править ]

Мезоны со спином 0 образуют нонет

Обычные мезоны состоят из валентного кварка и валентного антикварка . Поскольку мезоны имеют спин 0 или 1 и сами не являются элементарными частицами, они являются «составными» бозонами . Примеры мезонов включают пион , каон и J / ψ . В квантовой адродинамике мезоны обеспечивают остаточное сильное взаимодействие между нуклонами.

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

A tetraquark consists of two valence quarks and two valence antiquarks;
A glueball is a bound state of gluons with no valence quarks;
Hybrid mesons consist of one or more valence quark–antiquark pairs and one or more real gluons.

Atomic nuclei[edit]

A semi-accurate depiction of the helium atom. In the nucleus, the protons are in red and neutrons are in purple. In reality, the nucleus is also spherically symmetrical.

Атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Каждый тип ядра содержит определенное количество протонов и определенное количество нейтронов и называется « нуклидом » или « изотопом ». Ядерные реакции могут превратить один нуклид в другой. См. Полный список изотопов в таблице нуклидов .

Атомы [ править ]

Атомы - это мельчайшие нейтральные частицы, на которые можно разделить вещество с помощью химических реакций . Атом состоит из небольшого тяжелого ядра, окруженного относительно большим легким облаком электронов. Каждому типу атома соответствует определенный химический элемент . На сегодняшний день открыто или создано 118 элементов.

An atomic nucleus consists of 1 or more protons and 0 or more neutrons. Protons and neutrons are, in turn, made of quarks.

Molecules[edit]

Molecules are the smallest particles into which a substance can be divided while maintaining the chemical properties of the substance. Each type of molecule corresponds to a specific chemical substance. A molecule is a composite of two or more atoms. See list of compounds for a list of molecules. Atoms are combined in a fixed proportion to form a molecule. Molecule is one of the most basic units of matter.

Quasiparticles[edit]

Quasiparticles are effective particles that exist in many particle systems. The field equations of condensed matter physics are remarkably similar to those of high energy particle physics. As a result, much of the theory of particle physics applies to condensed matter physics as well; in particular, there are a selection of field excitations, called quasi-particles, that can be created and explored. These include:

Phonons are vibrational modes in a crystal lattice.
Excitons are bound states of an electron and a hole.
Plasmons are coherent excitations of a plasma.
Polaritons are mixtures of photons with other quasi-particles.
Polarons are moving, charged (quasi-) particles that are surrounded by ions in a material.
Magnons are coherent excitations of electron spins in a material.

Other[edit]

Accelerons are hypothetical particles postulated to relate neutrino mass to dark energy, and are named for the role they play in the accelerating expansion of the universe
An anyon is a generalization of fermion and boson in two-dimensional systems like sheets of graphene that obeys braid statistics.
A plekton is a theoretical kind of particle discussed as a generalization of the braid statistics of the anyon to dimension > 2.
A WIMP (weakly interacting massive particle) is any one of a number of particles that might explain dark matter (such as the neutralino or the axion).
A WISP (weakly interacting slender particle) is any one of a number of low mass particles that might explain dark matter.
A GIMP (gravitationally interacting massive particle) is a particle which provides an alternative explanation of dark matter, instead of the aforementioned WIMP.
The pomeron, used to explain the elastic scattering of hadrons and the location of Regge poles in Regge theory.
The skyrmion, a topological solution of the pion field, used to model the low-energy properties of the nucleon, such as the axial vector current coupling and the mass.
A Goldstone boson is a massless excitation of a field that has been spontaneously broken. The pions are quasi-goldstone bosons (quasi- because they are not exactly massless) of the broken chiral isospin symmetry of quantum chromodynamics.
A goldstino is a goldstone fermion produced by the spontaneous breaking of supersymmetry.
An instanton is a field configuration which is a local minimum of the Euclidean action. Instantons are used in nonperturbative calculations of tunneling rates.
A dyon is a hypothetical particle with both electric and magnetic charges.
A geon is an electromagnetic or gravitational wave which is held together in a confined region by the gravitational attraction of its own field of energy.
An inflaton is the generic name for an unidentified scalar particle responsible for the cosmic inflation.
A spurion is the name given to a "particle" inserted mathematically into an isospin-violating decay in order to analyze it as though it conserved isospin.
What is called "true muonium", a bound state of a muon and an antimuon, is a theoretical exotic atom which has never been observed.
A dislon is a localized collective excitation of a crystal dislocation around the static displacement.

Classification by speed[edit]

A tardyon or bradyon travels slower than light and has a non-zero, real rest mass.
A luxon travels at the speed of light and has no rest mass.
A tachyon (mentioned above) is a hypothetical particle that travels faster than the speed of light and has an imaginary rest mass.

References[edit]

^ Sylvie Braibant; Giorgio Giacomelli; Maurizio Spurio (2012). Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics (1st ed.). Springer. p. 1. ISBN 978-94-007-2463-1.
^ Khachatryan, V.; et al. (CMS Collaboration) (2012). "Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC". Physics Letters B. 716 (2012): 30–61. arXiv:1207.7235. Bibcode:2012PhLB..716...30C. doi:10.1016/j.physletb.2012.08.021.
^ Abajyan, T.; et al. (ATLAS Collaboration) (2012). "Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC". Physics Letters B. 716 (2012): 1–29. arXiv:1207.7214. Bibcode:2012PhLB..716....1A. doi:10.1016/j.physletb.2012.08.020.
^ Kayser, Boris (2010). "Two Questions About Neutrinos". arXiv:1012.4469 [hep-ph].
^ a b c d Particle Data Group (2016). "Review of Particle Physics". Chinese Physics C. 40 (10): 100001. Bibcode:2016ChPhC..40j0001P. doi:10.1088/1674-1137/40/10/100001. hdl:1983/c6dc3926-daee-4d0e-9149-5ff3a8120574.
^ Maartens, R. (2004). "Brane-World Gravity" (PDF). Living Reviews in Relativity. 7 (1): 7. arXiv:gr-qc/0312059. Bibcode:2004LRR.....7....7M. doi:10.12942/lrr-2004-7. PMC 5255527. PMID 28163642.

[6] Масса электрона очень точно известна как 0,5109989461 ± 0,0000000031 МэВ / c^2.

[7] Масса мюона очень точно известна как 105,6583745 ± 0,0000024 МэВ / c^2.

[PFIp1-3-1] Sylvie Braibant; Giorgio Giacomelli; Maurizio Spurio (2012). Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics (1st ed.). Springer. p. 1. ISBN 978-94-007-2463-1.

[2] Khachatryan, V.; et al. (CMS Collaboration) (2012). "Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC". Physics Letters B. 716 (2012): 30–61. arXiv:1207.7235. Bibcode:2012PhLB..716...30C. doi:10.1016/j.physletb.2012.08.021.

[3] Abajyan, T.; et al. (ATLAS Collaboration) (2012). "Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC". Physics Letters B. 716 (2012): 1–29. arXiv:1207.7214. Bibcode:2012PhLB..716....1A. doi:10.1016/j.physletb.2012.08.020.

[4] Kayser, Boris (2010). "Two Questions About Neutrinos". arXiv:1012.4469 [hep-ph].

[PDG2016-5] Particle Data Group (2016). "Review of Particle Physics". Chinese Physics C. 40 (10): 100001. Bibcode:2016ChPhC..40j0001P. doi:10.1088/1674-1137/40/10/100001. hdl:1983/c6dc3926-daee-4d0e-9149-5ff3a8120574.

[8] Maartens, R. (2004). "Brane-World Gravity" (PDF). Living Reviews in Relativity. 7 (1): 7. arXiv:gr-qc/0312059. Bibcode:2004LRR.....7....7M. doi:10.12942/lrr-2004-7. PMC 5255527. PMID 28163642.

[1]