Эта страница входит в число избранных списков и порталов

Список частиц

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Это список частиц в физике элементарных частиц, включающий не только открытые, но и гипотетические элементарные частицы, а также составные частицы, состоящие из элементарных частиц.

Элементарные частицы[править | править код]

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[1].

Стандартная модель[править | править код]

Стандартная модель физики элементарных частиц — теория, описывающая свойства и взаимодействия элементарных частиц. Все частицы, предсказываемые Стандартной моделью, за исключением гипотетических, были экспериментально обнаружены. Всего модель описывает 61 частицу[2].

Фермионы[править | править код]

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[1].

Поколение Кварки с зарядом (+2/3)e Кварки с зарядом (−1/3)e
Название (аромат) кварка/ антикварка Символ кварка/ антикварка Масса

(МэВ)

Название (аромат) кварка/ антикварка Символ кварка/ антикварка Масса

(МэВ)

1 u-кварк (up-кварк) / анти-u-кварк от 1,5 до 3 d-кварк (down-кварк) / анти-d-кварк 4,79±0,07
2 c-кварк (charm-кварк) / анти-c-кварк 1250

±90

s-кварк (strange-кварк) / анти-s-кварк 95 ± 25
3 t-кварк (top-кварк) / анти-t-кварк 174200

±3300[3]

b-кварк (bottom-кварк) / анти-b-кварк 4200 ± 70

У всех кварков есть также электрический заряд, кратный 1/3 элементарного заряда. В каждом поколении один кварк имеет электрический заряд +2/3 (это u-, c- и t-кварки) и один — заряд −1/3 (d-, s- и b-кварки); у антикварков заряды противоположны по знаку. Кроме сильного и электромагнитного взаимодействия, кварки участвуют в слабом взаимодействии.

См. также лептокварк.

См. Список лептонов

  • Лептоны не участвуют в сильном взаимодействии. Их античастицы — антилептоны (античастица электрона называется позитрон по историческим причинам). Существуют лептоны шести ароматов:
Поколение Заряженный лептон / античастица Нейтрино / антинейтрино
Название Символ Электрический заряд (e) Масса (МэВ) Название Символ Электрический заряд (e) Масса (МэВ)
1 Электрон / Позитрон −1 / +1 0,511 Электронное нейтрино / Электронное антинейтрино 0 < 0,0000022[4]
2 Мюон −1 / +1 105,66 Мюонное нейтрино / Мюонное антинейтрино 0 < 0,17[4]
3 Тау-лептон −1 / +1 1776,99 Тау-нейтрино / тау-антинейтрино 0 < 15,5[4]

Массы нейтрино не равны нулю (это подтверждается существованием нейтринных осцилляций), но настолько малы, что не были измерены напрямую на 2011 год.

См. также кварконий

Бозоны[править | править код]

См. более подробный список бозонов.

Бозоны имеют целочисленные спины[1]. Фундаментальные силы природы переносятся калибровочными бозонами, а масса, согласно теории, создаётся бозонами Хиггса. По Стандартной модели, элементарными бозонами являются следующие частицы:

Название Заряд (e) Спин Масса (ГэВ) Переносимое взаимодействие
Фотон 0 1 0 Электромагнитное взаимодействие
W± ±1 1 80,4 Слабое взаимодействие
Z0 0 1 91,2 Слабое взаимодействие
Глюон 0 1 0 Сильное взаимодействие
Бозон Хиггса 0 0 ≈125 Поле Хиггса
Гравитон 0 2 меньше 6,76×10−23 электронвольт Гравитация

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[5]

Гипотетические частицы[править | править код]

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).

Кроме того, в других моделях вводятся следующие пока не зарегистрированные частицы:

См. также техницвет (техникварки, технилептоны, техниадроны)[14].

См. также счастица.

Составные частицы[править | править код]

Кварковая структура протона: 2 u-кварка и 1 d-кварк

Адроны[править | править код]

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

  • барионы, которые состоят из 3 кварков 3 цветов и образуют бесцветную комбинацию;
  • мезоны, которые состоят из 2 кварков (точнее 1 кварка и 1 антикварка).

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[15]) — элементарная частица, представляющая собой возбуждённое состояние адрона.

См. также партон, Zc(3900).

Барионы (фермионы)[править | править код]

Комбинация трёх u, d или s-кварков с общим спином 3/2 формирует так называемый барионный декуплет.
См. более подробный список барионов.

Обычные барионы (фермионы) содержат каждый три валентных кварка или три валентных антикварка.

  • Нуклоны — фермионные составляющие обычного атомного ядра:
  • Гипероны, такие, как Λ-, Σ-, Ξ- и Ω-частицы, содержат один или больше s-кварков, быстро распадаются и тяжелее нуклонов. Хотя обычно в атомном ядре гиперонов нет (в нём содержится лишь примесь виртуальных гиперонов), существуют связанные системы одного или более гиперонов с нуклонами, называемые гиперядрами.
  • Также были обнаружены очарованные и прелестные барионы.
  • Пентакварки состоят из пяти валентных кварков (точнее, четырёх кварков и одного антикварка).

Недавно были найдены признаки существования экзотических барионов, содержащих пять валентных кварков; однако были сообщения и об отрицательных результатах. Вопрос их существования остаётся открытым.

См. также дибарионы.

Мезоны (бозоны)[править | править код]

Мезоны с нулевым спином формируют нонет.
См. более подробный список мезонов.

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 — экзотический атом, состоящий из одного и одного -мезона.

Мезонная молекула — гипотетическая молекула, состоящая из двух или более мезонов, связанных вместе сильным взаимодействием.

Мезоны с нулевым спином формируют нонет.

Атомные ядра[править | править код]

Атомные ядра состоят из протонов и нейтронов, связанных сильным взаимодействием. Каждый тип ядра содержит строго определённое число протонов и строго определённое число нейтронов и называется нуклидом или изотопом. В настоящее время известно более 3000 нуклидов, из которых в природе встречается лишь около 300 (см. таблицу нуклидов). Ядерные реакции и радиоактивный распад могут превращать один нуклид в другой.

Некоторые ядра имеют собственные названия. Кроме протона (см. выше), собственными названиями обладают:

Атомы[править | править код]

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). Химические свойства атома определяются количеством электронов в нём, которое, в свою очередь, зависит от заряда его ядра. Все нейтральные атомы с одинаковым зарядом ядра (то есть с одинаковым количеством протонов в ядре) химически идентичны и представляют один и тот же химический элемент, хотя их масса может отличаться из-за различного количества нейтронов в ядре (такие атомы с различным числом нейтронов в ядре представляют различные изотопы одного элемента). В нейтральных атомах число электронов равно числу протонов в ядре. Атомы, лишённые одного или нескольких электронов (ионизованные), называются положительными ионами (катионами); атомы с лишними электронами называются отрицательными ионами (анионами).

Молекулы[править | править код]

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.

Квазичастицы[править | править код]

См. более подробный список квазичастиц.

В их число входят:

Другие существующие и гипотетические частицы[править | править код]

  • WIMР’ы[37] («вимпы»; англ. weakly interacting massive particles — слабо взаимодействующие массивные частицы), любые частицы из целого набора частиц, которые могут объяснить природу холодной тёмной материи (такие, как нейтралино или аксион). Эти частицы должны быть достаточно тяжёлыми и не участвовать в сильном и электромагнитном взаимодействиях.
  • WISP’ы (англ. weakly interacting sub-eV particles) — слабо взаимодействующие частицы субэлектронвольтных масс[38].
  • SIMP’ы (англ. strongly interacting massive particles — сильно взаимодействующие массивные частицы).
  • Реджеон — объект, возникающий в теории Редже и описываемый отдельными траекториями Редже (название реджеон введено В. Н. Грибовым).

Классификация по скорости[править | править код]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Определение элементарной частицы как частицы, не имеющей внутренней структуры, принято в английском и некоторых других разделах Википедии. Данный список придерживается этой терминологии. В других статьях русской Википедии такие частицы называются фундаментальными, а термин «элементарная частица» используется для неделимых частиц, к которым помимо фундаментальных частиц относятся и адроны (которые в результате конфайнмента нельзя разделить на отдельные кварки).

Источники[править | править код]

  1. 1 2 3 Фундаментальные частицы и взаимодействия. Дата обращения: 13 июля 2014. Архивировано 9 мая 2017 года.
  2. Половинка от магнита Владислав Кобычев, Сергей Попов «Популярная механика» № 2, 2015Архив
  3. Масса top-кварка: теперь неопределённость на отметке 1,2% (англ.) (3 августа 2006). Дата обращения: 25 сентября 2009. Архивировано 21 февраля 2012 года.
  4. 1 2 3 Лабораторные измерения и ограничения на свойства нейтрино (англ.). Дата обращения: 25 сентября 2009. Архивировано 21 февраля 2012 года.
  5. Квантовые фазовые переходы и роль беспорядка в спиральных магнетиках и магнитных системах, находящихся в спин-жидкостных фазах. Дата обращения: 18 апреля 2019. Архивировано 18 апреля 2019 года.
  6. Горбунов Д. С., Дубовский С. Л., Троицкий С. В. Калибровочный механизм передачи нарушения суперсимметрии Архивная копия от 28 июля 2010 на Wayback Machine. УФН 169 705—736 (1999).
  7. Галактион Андреев. Преоны выходят из тени. Компьютерра (14 января 2008). Дата обращения: 2 февраля 2014. Архивировано 2 февраля 2014 года.
  8. Bilson-Thompson, Sundance. A topological model of composite preons. Дата обращения: 22 мая 2018. Архивировано 13 января 2022 года.
  9. Anselm A. A. Experimental test for arion — photon oscillations in a homogeneous constant magnetic field. Phys. Rev. D 37 (1988) 2001
  10. Anselm A. A., Uraltsev N. G. — Ibidem, 1982, v. 114, p. 39; v. 116, p. 161. Ансельм А. А. — Письма в ЖЭТФ, 1982, т. 36, с. 46
  11. Учебные курсы МИФИ — Введение в космомикрофизику. Дата обращения: 7 мая 2017. Архивировано 9 мая 2017 года.
  12. Dearborn D. S. P. et al. Astrophysical constraints on the couplings of axions, majorons, and familons. Phys. Rev. Lett. 56 (1986) 26
  13. Wilczek F. — Phys. Rev. Lett., 1982, v. 49, p. 1549. Ансельм А. А., Уральцев Н. Г. — ЖЭТФ, 1983, т. 84, с. 1961
  14. Farhi E., Susskind L.— Phys. Rept. Ser. C, 1981, v. 74, p. 277
  15. Коккедэ Я. Теория кварков / Под ред. Д. Д. Иваненко. — М.: Мир, 1971. — С. 5
  16. Самойленко, Владимир Дмитриевич. Исследование легких мезонов на установке ГАМС-4тт 1 (в введении (части автореферата), вообще 115 (2010). Дата обращения: 17 мая 2014. Архивировано 23 сентября 2015 года.
  17. Исследование природы iota/eta(1440) в подходе киральной теории возмущений. Дата обращения: 7 марта 2019. Архивировано 4 марта 2016 года.
  18. фонон. Дата обращения: 7 мая 2014. Архивировано 14 декабря 2017 года.
  19. Белявский В. И.. Экситоны в низкоразмерных системах // Соросовский образовательный журнал. — 1997. — № 5. — С. 93—99. Архивировано 29 апреля 2014 года.
  20. Д. Б. Турчинович, В. П. Кочерешко, Д. Р. Яковлев, В. Оссау, Г. Ландвер, Т. Войтович, Г. Карчевский, Я. Коссут. Трионы в структурах с квантовыми ямами с двумерным электронным газом // Физика твердого тела. Архивировано 29 апреля 2014 года.
  21. 1 2 примесон. Дата обращения: 7 мая 2014. Архивировано 26 декабря 2017 года.
  22. Дроплетон — новая квантовая квазичастица, обладающая необычными свойствами. Дата обращения: 12 июля 2016. Архивировано 19 октября 2017 года.
  23. поляритон. Дата обращения: 7 мая 2014. Архивировано 12 декабря 2017 года.
  24. Поляроны, сб. под ред. Ю. А. Фирсова, М., Наука, 1975
  25. магнон. Дата обращения: 7 мая 2014. Архивировано 14 декабря 2017 года.
  26. 1 2 ротон. Дата обращения: 7 мая 2014. Архивировано 14 марта 2012 года.
  27. квантовая диффузия. Дата обращения: 7 мая 2014. Архивировано 13 декабря 2017 года.
  28. дырка. Дата обращения: 7 мая 2014. Архивировано 22 января 2018 года.
  29. биэкситон. Дата обращения: 7 мая 2014. Архивировано 30 декабря 2017 года.
  30. 1 2 3 4 5 6 7 8 КОЛЛЕКТИВНЫЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ И КВАЗИЧАСТИЦЫ. Дата обращения: 6 ноября 2018. Архивировано 7 ноября 2018 года.
  31. фазон. Дата обращения: 7 мая 2014. Архивировано 19 октября 2017 года.
  32. флуктуон. Дата обращения: 7 мая 2014. Архивировано 17 декабря 2017 года.
  33. 1 2 точно решаемые модели. Дата обращения: 7 мая 2014. Архивировано 28 декабря 2017 года.
  34. M. I. Katsnelson. Flexuron, a self-trapped state of electron in crystalline membranes // Phys. Rev. B 82, 205433 (2010)
  35. M.V. Volkenstein. The conformon // J Theor Biol. 34 (1), 193–195 (1972)
  36. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. — Москва: Советская энциклопедия, 1983. — С. 152. — 944 с. Архивная копия от 20 сентября 2015 на Wayback Machine
  37. На тёмной стороне Архивная копия от 4 февраля 2015 на Wayback Machine // STRF.ru — «Наука и технологии России», 12.12.2013
  38. Элементы — новости науки: Эксперимент CROWS по поиску гипотетических сверхлегких частиц дал отрицательный результат. Дата обращения: 7 ноября 2013. Архивировано 10 июля 2014 года.
  39. Удивительный мир внутри атомного ядра. Дата обращения: 3 февраля 2015. Архивировано 15 июля 2015 года.
  40. [http://ufn.ru/ufn88/ufn88_5/Russian/r885f.pdf ПРОТОН�(АНТИ)ПРОТОННЫЕ СЕЧЕНИЯ И АМПЛИТУДЫ РАССЕЯНИЯ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ] Архивная копия от 4 февраля 2015 на Wayback Machine И. М. Дремин
  41. Впервые удалось установить контроль над скирмионами (недоступная ссылка). Компьюлента (12 августа 2013). Дата обращения: 3 сентября 2014. Архивировано 5 сентября 2014 года.
  42. голдстоуновские бозоны. Дата обращения: 3 февраля 2015. Архивировано 10 марта 2016 года.
  43. Голдстоуновский фермион — Физическая энциклопедия. Дата обращения: 3 ноября 2015. Архивировано 11 марта 2016 года.
  44. фаддеева -попова духи. Дата обращения: 7 июня 2015. Архивировано 8 июня 2015 года.
  45. Э. В. Шуряк. Кварк-глюонная плазма // УФН. — 1982. Архивировано 29 октября 2014 года.
  46. Мостепаненко В., д.ф.-м.н. Эффект Казимира // Наука и жизнь. — 1989. — № 12. — С. 144-145.
  47. В бозе-конденсате реализован синтетический магнитный монополь. Дата обращения: 19 марта 2015. Архивировано 23 марта 2015 года.
  48. Jorma Louko, Robert B. Mann, Donald Marolf. Geons with spin and charge (неопр.) // Classical and Quantum Gravity. — 2005. — Т. 22, № 7. — С. 1451—1468. — doi:10.1088/0264-9381/22/7/016. — Bibcode2005CQGra..22.1451L. — arXiv:gr-qc/0412012.
  49. Л. Окунь. СТРАННЫЕ ЧАСТИЦЫ (Схема изотопических мультиплетов) 553 (апрель 1957). — Т. LXI, вып. 4, количество страниц: 559. Дата обращения: 17 декабря 2012. Архивировано 4 марта 2016 года.
  50. Новая теория связывает массу нейтрино с ускоряющимся расширением Вселенной. (astronet.ru). Дата обращения: 3 февраля 2015. Архивировано 4 февраля 2015 года.
  51. Максимон М. А. Маркова и чёрные дыры. Дата обращения: 3 февраля 2015. Архивировано 1 марта 2008 года.
  52. Квазичастицы с неабелевой статистикой Архивная копия от 29 октября 2014 на Wayback Machine // Игорь Иванов, 8 октября 2009
  53. J. Frohlich, F. Gabbiani, Braid statistics in local quantum theory, Rev. Math. Phys., vol.2 (1991) 251—354.
  54. В. И. Манько, М. А. Марков. Свойства фридмонов и ранняя стадия эволюции Вселенной // ТМФ. — 1973. — Т. 17, № 2. — С. 160 — 164. Архивировано 20 декабря 2014 года.
  55. Дэвонс С. Поиски магнитного монополя Архивная копия от 3 сентября 2014 на Wayback Machine. — Успехи физических наук, 1965, т. 85, в. 4, с. 755—760 (Дополнение Б. М. Болотовского, там же, с. 761—762)
  56. New particle-like structure confirmed at the LHC | symmetry magazine. Дата обращения: 28 октября 2014. Архивировано 21 ноября 2012 года.
  57. Туннельные и многочастичные процессы в электрослабой теории и моделях теории поля. Дата обращения: 15 ноября 2014. Архивировано 13 декабря 2014 года.
  58. Обнаружены первые свидетельства существования темной материи. Дата обращения: 15 ноября 2014. Архивировано 3 ноября 2014 года.
  59. Альтшуллер Б. Л., Барвинский А. О. Квантовая космология и физика переходов с изменением сигнатуры пространства-времени // УФН. — 1966. — Т. 166.— № 5. — С. 459—492. Дата обращения: 18 мая 2018. Архивировано 19 мая 2018 года.
  60. Hopfions in modern physics. Hopfion description. Дата обращения: 17 мая 2018. Архивировано 18 мая 2018 года.
  61. ДОКЛАДЫ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ: Журнал. 2015, ТОМ 59, 1. Дата обращения: 17 мая 2018. Архивировано 18 мая 2018 года.
  62. Кафедра физики частиц и космологии физического факультета МГУАрхивная копия от 18 мая 2018 на Wayback Machine
  63. LEV LIPATOV. Дата обращения: 17 мая 2018. Архивировано 18 мая 2018 года.
  64. Источник. Дата обращения: 17 мая 2018. Архивировано 18 мая 2018 года.
  65. Скирмионные состояния в хиральных жидких кристаллах Дж. де Маттеис, Л. Мартина, В. Турко
  66. Российские физики засекли частицу нового типа — псевдовекторную f1. Дата обращения: 15 января 2020. Архивировано 15 января 2020 года.
  67. J. Khoury and A. Weltman, Phys. Rev. Lett. 93, 171104 (2004), J. Khoury and A. Weltman, Phys. Rev. D 69, 044026 (2004).
  68. Космические рубежи теории относительности Словарь терминов. Дата обращения: 5 августа 2014. Архивировано 16 апреля 2014 года.
  69. Барашенков В. С. Тахионы. Частицы, движущиеся со скоростями больше скорости света // УФН. — 1974. — Т. 114. — С. 133—149. Дата обращения: 13 июля 2014. Архивировано 5 сентября 2014 года.
  70. Luis González-Mestres (December 1997), Lorentz symmetry violation at Planck scale, cosmology and superluminal particles, http://arxiv.org/abs/physics/9712056 Архивная копия от 21 декабря 2016 на Wayback Machine , Proceedings COSMO-97, First International Workshop on Particle Physics and the Early Universe : Ambleside, England, September 15-19, 1997.

Ссылки[править | править код]