凱氏定氮儀分屬于物質結構的不同層次
為什么頂夸克會有這么樣重的質量，是粒子物理中要研究的重要問題． §６．１４ 標準模型及相互作用的統一粒子物理的標準模型 �。玻笆兰o６０年代以來，人們關于粒子世界物質結構和運動的基本規律的認識有了重大的突破，形成了粒子物理的標準模型． 標準模型認為，微觀物質的基本相互作用有３種，即：色相互作用、電弱相互作用和引力相互作用． 定氮儀色相互作用是一種ＳＵ（３）規范相互作用，具有很高的對稱性，它的實驗２表現為粒子間的強相互作用．色相互作用的媒介粒子是膠子ｇ，有３－１＝８種，膠子的自旋為１，都沒有靜止質量． 電弱相互作用也是ＳＵ（２）×Ｕ（１）規范相互作用，具有比較高的對稱性質，２電弱相互作用的媒介粒子有（２－１）＋１＝４種，自旋為１，都沒有質量．在能量低于２５０ＧｅＶ的范圍，這種ＳＵ（２）×Ｕ（１）對稱性自發地破缺了，統一的電弱相互作用分解成為性質極不相同的電磁相互作用和弱相互作用．電磁相互作用是一種Ｕ（１）規范相互作用，它的媒介粒子是光子 γ，仍然沒有靜止質量，－然而弱相互作用的３種媒介粒子————Ｗ＋、
Ｗ、Ｚ都獲得了很重的質量． 引力相互作用，普遍存在于所有物質粒子之間，如果引力相互作用也是通過媒介粒子傳遞的，它的媒介粒子————引力子應該是自旋為２的粒子，也沒有靜止質量． 在已發現的４７９種粒子中，規范玻色子和輕子還沒有被觀察到有內部結構，還可以被看作是 “點”粒子．強子是由夸克、反夸克和膠子所組成的復合粒子，強子和規范玻色子以及輕子不屬于同一層次．現在還沒有觀察到夸克和膠子有內部結構，它們也還可以被看作是 “點”粒子，是屬于和規范玻色子以及輕子同一層次的粒子． 如果把質子放大到一個足球場那樣大，組成質子的夸克和膠子就都比足球 １ �。吹诹隆×Ｗ邮澜纭。斑�要�。纱丝梢�，強子內部的結構也是很稀松的，物質粒子所占的空間也只是強子所占空間的很小的一部分．按標準模型對粒子的分類 在現有對粒子物理世界的認識的基礎上，可以對現在認識的 “點”粒子進行分類，即按標準模型對粒子進行分類．粒子可以分成３大類． �。ǎ保┮幏恫Ｉ樱海撤N基本相互作用的媒介粒子，共１３種，性質如表６－２所示．表６－２ 規范玻色子的性質相互作用強電 磁弱引 力�！ ∽幽z子光子Ｗ、Ｚ引力子自
旋１１１２個 數８１３１質 量００＞＞ｍｐ０ 實驗上沒有觀察到自由狀態下的膠子，但膠子在粒子相互作用過程中的存在已經有充分的實驗驗證．由于引力相互作用太弱，實驗上直接觀察放出或吸收引力子非常困難，現在還沒有引力子存在的直接實驗證據． 許多年來，天體物理學家做了許多觀測來探究是否有遠方星體運動所發出的引力波存在，不過迄今為止還沒有得到肯定的結果．
（２）費米子：自旋量子數Ｊ＝１／２的粒子，包括輕子和夸克． 按照電弱統一理論，自然界的費米子必須是成組地存在的，每一組費米子的電荷之和等于零．一組費米子稱為一 “代”費米子，其中包括１個中性輕子，即中微子，１個帶電輕子，２味夸克．２味夸克中１個夸克帶２／３單位電荷，１個夸克帶－１／３單位電荷． 輕子不帶色荷，不直接參與色相互作用，夸克帶色荷，可以直接參與色相互作用，每味夸克有３種色荷狀態．考慮到夸克有３種色荷狀態，一代費米子包括８個粒子，它們的電荷之和確實為零． 現在已知自然界至少存在３代費米子，它們的性質如表６－３所示． 這樣，由于每種夸克有３種色狀態，每一代費米子包含有８種粒子，３代共有２４種費米子，再加上它們的反粒子，共有４８種費米子． §６．１４ 標準模型及相互作用的統一�。薄。矗薄”恚叮场≠M米子的名稱和性質粒子類型輕 子夸 克電荷０－１２／３－１／３重子數００１／３１／３色狀態數１１３３第一代中微子 νｅ電子ｅｕ夸克ｄ夸克第二代中微子 νμ
μ子ｃ夸克ｓ夸克第三代中微子 νττ子ｔ夸克ｂ夸克
（３）希格斯粒子：自旋量子數為０的粒子． 按照電弱統一理論，電磁相互作用和弱相互作用本來是某種統一的電弱相互作用，具有比較高的對稱性質，電弱相互作用的４種媒介粒子都沒有質量，所有的費米子也都沒有質量．但是在能量較低的范圍，這種對稱性自發地破缺了，統一的電弱相互作用分解成為性質極不相同的電磁相互作用和弱相互作用．同時除了中微子外，所有的費米子都獲得了質量． 電弱相互作用的對稱性自發破缺的實現要求自然界存在一種自旋量子數為零的特殊的粒子，稱為希格斯（Ｈｉｇｇｇｓ）粒子．理論對于這個中性希格斯粒子的所有的相互作用性質和運動行為都有精確的描繪和預言，但是對它的質量卻完全沒有給出任何預言．現在實驗上還沒有發現這種希格斯粒子，從已有的實驗結果來看，希格斯粒子如果存在的話，它的質量應該大于９５．３ＧｅＶ．從實驗上去尋找希格斯粒子是當前粒子物理實驗研究的中心課題之一． 按照現在對粒子世界結構規律的認識，按照標準模型，粒子世界是由６２種粒子構成，其中有６０種的存在已被實驗所證實了，還有兩種現在實驗上
