什么是标准型号(Standard Model)？

粒子物理的标准模型是对一个完整的现实理论的最佳近似，它描述了几十个粒子及其相互作用，分为三类：强核力，弱核力，和电磁学。粒子分为两类：玻色子或费米子。拿着烧杯的科学家费米子包括我们熟悉的质子和中子（它们都由...

粒子物理的标准模型是对一个完整的现实理论的最佳近似，它描述了几十个粒子及其相互作用，分为三类：强核力，弱核力，和电磁学。粒子分为两类：玻色子或费米子。拿着烧杯的科学家费米子包括我们熟悉的质子和中子（它们都由夸克、中微子和胶子组成）和电子，这是基本的。玻色子介导费米子之间的相互作用。玻色子和费米子的主要区别在于玻色子可以共享同一个量子态，然而费米子不能。标准模型通常用于预测粒子间相互作用的结果，精确到许多重要数字。它并不完全完整，但这是自1970年至1973年创立以来最好的理论。费米子由6个夸克变体和6个轻子变体组成。我们观察到的几乎所有物质都由2个夸克类型组成，"上"夸克和"下"夸克，以及1个轻子变体，即电子。这三个粒子足以组成周期表，以及它们相互结合时产生的分子。剩下的4个夸克和5个轻子是质量更大的版本，在其他方面它们的行为与它们的质量较小的近亲相同。它们可以在高能物理实验中产生，持续1秒。每个轻子都有一个中微子（质量极低的载能粒子）所有这些粒子也有反物质版本，它们的行为方式相同，但在与非反物质接触时会湮灭，将两个粒子的质量转化为纯能量。玻色子有4种类型，它们介导了前面提到的三种基本力最常见的玻色子是介导电磁学的光子，它负责所有与电、磁和光有关的现象。其他玻色子包括介导弱核力的W和Z玻色子，以及胶子，它介导将夸克结合在一起的强大核力，如中子和质子。这样，标准模型解释或统一了自然界4种基本力中的3种；最突出的力是重力。希格斯玻色子是一种玻色子，标准模型预测到它的存在，但还没有观察到。它将负责所有粒子获得质量的机制。另一个假设玻色子是引力子，因为我们缺乏对介导引力相互作用的玻色子的理论描述或实验线索，所以标准模型中没有包含引力相互作用，现代弦理论为进一步探索揭示假设引力子的可能途径提供了有趣的可能性。如果有一天成功了，它可能会通过联合所有4种基本力来取代标准模型，从而成为难以捉摸的"万物理论"。

发表于 2020-09-17 21:18
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分类：科学教育

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