Какие существуют частицы?

Узнайте о категориях элементарных частиц - фермионах и бозонах, и их классификации по спину в статье на NOCFN.

Элементарная частица - это частица без внутренней структуры, то есть не содержащая других частиц. Они являются фундаментальными объектами квантовой теории поля и классифицируются по спину.

Фермионы

Фермионы имеют полуцелый спин и являются базовыми кирпичиками всей материи. Они классифицируются по своему участию в сильном взаимодействии. Существует 12 ароматов элементарных фермионов: шесть кварков и шесть лептонов.

Бозоны

Бозоны имеют целочисленные спины и играют роль переносчиков фундаментальных сил природы. Масса частиц создается бозонами Хиггса. Согласно Стандартной модели, элементарными бозонами являются:

• Бозон Хиггса, или хиггсон, который был обнаружен в 2012 году на Большом адронном коллайдере (LHC). Он создается из-за спонтанного нарушения симметрии поля Хиггса и играет ключевую роль в объяснении масс элементарных частиц.
• Триплон - триплетное возбужденное состояние.

В дополнение к Стандартной модели, суперсимметричные теории предсказывают существование новых частиц - суперсимметричных партнеров частиц Стандартной модели. Однако, на данный момент ни одна из них не была экспериментально подтверждена.

Адроны

Адроны - это сильно взаимодействующие составные частицы, состоящие из кварков. Существуют две категории адронов:

• Кварковые модели, которые описывают известные адроны как составленные из свободных (валентных) кварков и/или антикварков, связанных сильным взаимодействием.
• Резонансы - элементарные частицы, представляющие собой возбужденные состояния адрона.

Обычные барионы (фермионы) состоят из трех валентных кварков или антикварков. В последнее время были найдены признаки существования экзотических барионов, состоящих из более чем трех кварков.

Что нам скажет Википедия?

Элементарная частица — это частица без внутренней структуры, то есть не содержащая других частиц[прим. 1]. Элементарные частицы — фундаментальные объекты квантовой теории поля. Они могут быть классифицированы по спину: фермионы имеют полуцелый спин, а бозоны — целый спин.

Фермионы имеют полуцелый спин; для всех известных элементарных фермионов он равен ½. Каждый фермион имеет свою собственную античастицу. Фермионы являются базовыми кирпичиками всей материи. Они классифицируются по своему участию в сильном взаимодействии. Согласно Стандартной модели, существует 12 ароматов элементарных фермионов: шесть кварков и шесть лептонов.

Бозоны имеют целочисленные спины. Фундаментальные силы природы переносятся калибровочными бозонами, а масса, согласно теории, создаётся бозонами Хиггса. По Стандартной модели, элементарными бозонами являются следующие частицы:

• Бозон Хиггса, или хиггсон. В механизме Хиггса Стандартной модели массивный хиггсовский бозон создаётся из-за спонтанного нарушения симметрии поля Хиггса. Присущие элементарным частицам массы (в частности, большие массы W±- и Z0-бозонов) могут быть объяснены их взаимодействиями с этим полем. Бозон Хиггса обнаружен в 2012 году на Большом адронном коллайдере (англ. Large Hadron Collider, LHC). Обнаружение подтверждено в марте 2013 года, а сам Хиггс получил Нобелевскую премию за своё открытие.
• Триплон — триплетное возбужденное состояние.

Суперсимметричные теории, расширяющие Стандартную модель, предсказывают существование новых частиц (суперсимметричных партнёров частиц Стандартной модели), но ни одна из них не была экспериментально подтверждена (на февраль 2021 года).

Адроны определяются как сильно взаимодействующие составные частицы. Адроны состоят из кварков и делятся на 2 категории:

• Кварковые модели, впервые предложенные в 1964 году независимо Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом (который назвал кварки «тузами»), описывают известные адроны как составленные из свободных (валентных) кварков и/или антикварков, крепко связанных сильным взаимодействием, которое переносится глюонами. В каждом адроне также содержится «море» виртуальных кварк-антикварковых пар.
• Резонанс (резонон) — элементарная частица, представляющая собой возбуждённое состояние адрона.

Обычные барионы (фермионы) содержат каждый три валентных кварка или три валентных антикварка. Недавно были найдены признаки существования экзотических барионов, содержащих пять валентных кварков; однако были сообщения и об отрицательных результатах. Вопрос их существования остаётся открытым.

Обычные мезоны содержат валентный кварк и валентный антикварк. В их число входят пион, каон, J/ψ-мезон и многие другие типы мезонов. В моделях ядерных сил взаимодействие между нуклонами переносится мезонами. Могут существовать также экзотические мезоны (их существование всё ещё под вопросом): пионий и мезонная молекула.

Атомы — самые маленькие частицы, на которые материя может быть разделена с помощью химических реакций. Атом состоит из маленького тяжёлого положительно заряженного ядра, окружённого относительно большим лёгким облаком электронов. Каждый тип атома соответствует определённому химическому элементу, 118 из которых имеют официальное название (см. Периодическую систему элементов). Существуют также короткоживущие экзотические атомы, в которых роль ядра (положительно заряженной частицы) выполняет позитрон (позитроний) или положительный мюон (мюоний). Имеются также атомы с отрицательным мюоном вместо одного из электронов (мюонный атом).

Молекулы — самые маленькие частицы вещества, ещё сохраняющие его химические свойства. Каждый тип молекулы соответствует химическому веществу. Молекулы состоят из двух или более атомов. Молекулы являются нейтральными частицами.

В их число входят:

• Квазичастицы.

Существуют также другие существующие и гипотетические частицы, которые подробно описаны в данной статье.