希格斯玻色子
在粒子物理學的標準模型裏,希格斯玻色子(英語:Higgs boson)是假想的一種帶質量基本粒子,是唯一尚未被證實存在的粒子。[2]希格斯玻色子是純量玻色子,自旋為零,因物理學者彼得·希格斯而命名,又稱為「上帝粒子」。[註 1]
基本粒子指人們認知的構成物質的最小最基本的單位。但是因為物理學的不斷發展,人類對物質構成的認知逐漸深入,因此基本粒子的定義隨時間也是有所變化的。目前在粒子物理學中,標準模型理論認為的基本粒子可以分為夸克、輕子、規範玻色子和希格斯粒子四大類。標準模型理論,傳統上(20世紀前、中期)的基本粒子指質子、中子、電子、光子和各種介子,這是當時人類所能探測的最小粒子。 而現代物理學發現質子、中子、介子都是由更加基本的夸克和膠子構成。同時人類也發現了性質和電子類似的一系列輕子,還有性質和光子、膠子類似的一系列規範玻色子。這些是現代的物理學所理解的基本粒子。外也有理論認為可能存在質量非常大的超粒子。
夸克(英語:quark,又譯「層子」或「虧子」)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[1]。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[2][3]。就是因為這個原因,我們對夸克的所知大都是來自對強子的觀測。
我們知道夸克有六種,夸克的種類被稱為「味」,它們是上、下、魅、奇、底及頂[4]。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、魅、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交互作用的基本粒子,基本交互作用有時會被稱為「基本力」(電磁、重力、強交互作用及弱交互作用)。夸克同時是目前已知唯一一種基本電荷非整數的粒子。夸克每一種味都有一種對應的反粒子,叫反夸克,它跟夸克的不同之處,只在於它的一些特性跟夸克大小一樣但正負不同。
介子是自旋為整數、重子數為零的強子,參與強相互作用。介子屬於強子類。它是比電子重的帶電或不帶電的粒子。 根據夸克模型,介子是由一個夸克和一個反夸克組成的束縛態,這一對夸克和反夸克可以是不同味的,例如π+=(ud¯),π-=(ūd),J/ψ=(cc),F=(cs)等。 自旋為0的介子,在量子場論中是用純量波函數描述,根據其宇稱為-1或+1分別稱為贗標介子和純量介子。自旋為1的介子,在量子場論中是用矢量波函數描述,根據其宇稱為-1或+1分別稱為矢量介子或軸矢介子。根據其內部量子數,已發現的介子可分為非奇異介子(π、ρ、J/ψ等)、奇異介子(K、Q、K*等)、粲-非奇異介子(D)、粲-奇異介子(F)、底-非奇異介子(B)等