什么是標準型號(Standard Model)？

粒子物理的標準模型是對一個完整的現實理論的最佳近似，它描述了幾十個粒子及其相互作用，分為三類：強核力，弱核力，和電磁學。粒子分為兩類：玻色子或費米子。拿著燒杯的科學家費米子包括我們熟悉的質子和中子（它們都由...

粒子物理的標準模型是對一個完整的現實理論的最佳近似，它描述了幾十個粒子及其相互作用，分為三類：強核力，弱核力，和電磁學。粒子分為兩類：玻色子或費米子。拿著燒杯的科學家費米子包括我們熟悉的質子和中子（它們都由夸克、中微子和膠子組成）和電子，這是基本的。玻色子介導費米子之間的相互作用。玻色子和費米子的主要區別在于玻色子可以共享同一個量子態，然而費米子不能。標準模型通常用于預測粒子間相互作用的結果，精確到許多重要數字。它并不完全完整，但這是自1970年至1973年創立以來最好的理論。費米子由6個夸克變體和6個輕子變體組成。我們觀察到的幾乎所有物質都由2個夸克類型組成，"上"夸克和"下"夸克，以及1個輕子變體，即電子。這三個粒子足以組成周期表，以及它們相互結合時產生的分子。剩下的4個夸克和5個輕子是質量更大的版本，在其他方面它們的行為與它們的質量較小的近親相同。它們可以在高能物理實驗中產生，持續1秒。每個輕子都有一個中微子（質量極低的載能粒子）所有這些粒子也有反物質版本，它們的行為方式相同，但在與非反物質接觸時會湮滅，將兩個粒子的質量轉化為純能量。玻色子有4種類型，它們介導了前面提到的三種基本力最常見的玻色子是介導電磁學的光子，它負責所有與電、磁和光有關的現象。其他玻色子包括介導弱核力的W和Z玻色子，以及膠子，它介導將夸克結合在一起的強大核力，如中子和質子。這樣，標準模型解釋或統一了自然界4種基本力中的3種；最突出的力是重力。希格斯玻色子是一種玻色子，標準模型預測到它的存在，但還沒有觀察到。它將負責所有粒子獲得質量的機制。另一個假設玻色子是引力子，因為我們缺乏對介導引力相互作用的玻色子的理論描述或實驗線索，所以標準模型中沒有包含引力相互作用，現代弦理論為進一步探索揭示假設引力子的可能途徑提供了有趣的可能性。如果有一天成功了，它可能會通過聯合所有4種基本力來取代標準模型，從而成為難以捉摸的"萬物理論"。

發表于 2020-09-17 21:18
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分類：科學教育

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