3-6粒子物理的标准模型
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一、三代费米子 (three generations of fermions)
这三代费米子自旋皆为 1/2 ，电荷和色数如表所示。轻子参与弱相 互作用或电磁相互作用，不参与强相互作用。中微子静质量接近于 零，μ子和τ子的静质量分别是电子的206.7683倍和3477.7倍。
粒 子 第一代 第二代 第三代
§3-6 粒子物理的标准模型
标准模型(standard model of particle physics)是总结了从 20 世纪 60 年代到 90 年代粒子物理方面的实验和理论成果， 逐渐建立起来的粒子物理体系。 在这个体系中，组成物质的基本单元是三代费米子(包括轻 子和夸克 )，它们之间存在着四类基本相互作用(包括强相互 作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用)，传递基 本相互作用的媒介粒子是规范玻色子(胶子、光子、中间玻色 子和尚未发现的引力子)，以及描述电弱相互作用的电弱统一 理论和描述强相互作用的量子色动力学。
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但由于对称性的破缺，只有一种媒介子(γ光子)保持了零 质量，而其它三种获得了巨大的质量。致使对称性破缺的 机制称为希格斯(Higgs)机制。所以理论上确信，必定还存 在一种被称为希格斯粒子的粒子。 2013年3月14日，欧洲核子研究组织发布新闻，探测到了 希格斯玻色子。2013年10月8日，比利时理论物理学家弗朗 索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯因希格斯玻色 子的理论预言获得诺贝尔物理学奖。 传递引力相互作用的媒介子是引力子 g ，是引力场量 子，它是自旋为 2 的零质量粒子。引力子是理论上被预言 而在实验中尚未得到存在的直接证据。
粒 子 胶子G 光子γ 中间玻色子(W + ,W -,Z 0 ) 引力子g 电弱相互作用 引力相互 作用
传递的相 色相互 互作用 作用 自 旋 1 质 量 个 数
1 0 1
m
W
±
1
= ( 83.5 ± 2 .7 ) GeV
2 0 1
5wk.baidu.com
0 8
m
Z
0
= ( 93.0 ± 2 .5) GeV
3
胶子是传递夸克之间色相互作用的媒介粒子，是“色场” 的量子。两个不同色状态的夸克通过胶子紧密地结合在一 起，所以胶子必定是双色的。 分析表明，胶子只可能有8种色状态，所以在上表中 标出的胶子的个数为8。 光子 γ和中间玻色子(W+、W-及Z0 )分别是电磁相互作 用和弱相互作用的媒介子，在电弱统一理论中，这四种粒 子都是电弱作用的场量子，它们都是零质量的粒子。
轻 子
−1 e 1 −1 μ e 1 −1 τ 1
电荷 色数
夸 克
u 2/3 3 2/3
d
电荷 色数
νe
νμ
0 1
0 1
−1 / 3 3
上、 下 粲、 奇异 顶、 底
2
c
ντ
0 1
t
3 2/3
−1 / 3 s 3
b −1 / 3 3
3
二、 基本相互作用
力的种类 媒介子 力源 相对强度 力程 参与作用 的粒子 引力相互 作用 引力子 质量 10﹣39 弱相互作 用
中间玻色子 (W+, W- , Z0 )
电磁相互 作用 γ 光子 电荷 10﹣2
强相互作 用 胶子 色荷 1
1.413×10﹣15 m
弱荷 10﹣9
2.46×10﹣18 m 强子, 夸克, 轻子
∞
所有粒子
∞
强子, 夸克, 带电轻子
夸克
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三、 规范玻色子 (gauge bosons) 传递基本相互作用的媒介粒子统称规范玻色子。
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一、三代费米子 (three generations of fermions)
这三代费米子自旋皆为 1/2 ，电荷和色数如表所示。轻子参与弱相 互作用或电磁相互作用，不参与强相互作用。中微子静质量接近于 零，μ子和τ子的静质量分别是电子的206.7683倍和3477.7倍。
粒 子 第一代 第二代 第三代
§3-6 粒子物理的标准模型
标准模型(standard model of particle physics)是总结了从 20 世纪 60 年代到 90 年代粒子物理方面的实验和理论成果， 逐渐建立起来的粒子物理体系。 在这个体系中，组成物质的基本单元是三代费米子(包括轻 子和夸克 )，它们之间存在着四类基本相互作用(包括强相互 作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用)，传递基 本相互作用的媒介粒子是规范玻色子(胶子、光子、中间玻色 子和尚未发现的引力子)，以及描述电弱相互作用的电弱统一 理论和描述强相互作用的量子色动力学。
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但由于对称性的破缺，只有一种媒介子(γ光子)保持了零 质量，而其它三种获得了巨大的质量。致使对称性破缺的 机制称为希格斯(Higgs)机制。所以理论上确信，必定还存 在一种被称为希格斯粒子的粒子。 2013年3月14日，欧洲核子研究组织发布新闻，探测到了 希格斯玻色子。2013年10月8日，比利时理论物理学家弗朗 索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯因希格斯玻色 子的理论预言获得诺贝尔物理学奖。 传递引力相互作用的媒介子是引力子 g ，是引力场量 子，它是自旋为 2 的零质量粒子。引力子是理论上被预言 而在实验中尚未得到存在的直接证据。
粒 子 胶子G 光子γ 中间玻色子(W + ,W -,Z 0 ) 引力子g 电弱相互作用 引力相互 作用
传递的相 色相互 互作用 作用 自 旋 1 质 量 个 数
1 0 1
m
W
±
1
= ( 83.5 ± 2 .7 ) GeV
2 0 1
5wk.baidu.com
0 8
m
Z
0
= ( 93.0 ± 2 .5) GeV
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胶子是传递夸克之间色相互作用的媒介粒子，是“色场” 的量子。两个不同色状态的夸克通过胶子紧密地结合在一 起，所以胶子必定是双色的。 分析表明，胶子只可能有8种色状态，所以在上表中 标出的胶子的个数为8。 光子 γ和中间玻色子(W+、W-及Z0 )分别是电磁相互作 用和弱相互作用的媒介子，在电弱统一理论中，这四种粒 子都是电弱作用的场量子，它们都是零质量的粒子。
轻 子
−1 e 1 −1 μ e 1 −1 τ 1
电荷 色数
夸 克
u 2/3 3 2/3
d
电荷 色数
νe
νμ
0 1
0 1
−1 / 3 3
上、 下 粲、 奇异 顶、 底
2
c
ντ
0 1
t
3 2/3
−1 / 3 s 3
b −1 / 3 3
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二、 基本相互作用
力的种类 媒介子 力源 相对强度 力程 参与作用 的粒子 引力相互 作用 引力子 质量 10﹣39 弱相互作 用
中间玻色子 (W+, W- , Z0 )
电磁相互 作用 γ 光子 电荷 10﹣2
强相互作 用 胶子 色荷 1
1.413×10﹣15 m
弱荷 10﹣9
2.46×10﹣18 m 强子, 夸克, 轻子
∞
所有粒子
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强子, 夸克, 带电轻子
夸克
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三、 规范玻色子 (gauge bosons) 传递基本相互作用的媒介粒子统称规范玻色子。
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