構成宇宙萬物的基本粒子有多少種,是一種還是多種?

假設只有一種基本粒子,它怎麼靠自己生成宇宙萬物?假設基本粒子有多種,那麼誰規定了數量?


根據目前粒子物理標準模型,(暫時認為的)基本粒子一共有61種,如下圖所示:

粒子物理標準模型中的粒子

(關於基本粒子的問題在下面的回答中已經說過:

基本粒子為什麼是 62 種?其依據是什麼??

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此處的回答和上面答案類似)

在上面的圖中,基本粒子被分成四個部分:

  • 夸克(Quark):自旋是1/2,費米子,參與強相互作用、弱相互作用以及電磁相互作用;夸克有三代,每一代有兩味夸克,一共六味夸克,分別是:上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、頂夸克以及底夸克;每一味夸克有三個內部自由度,稱之為顏色。因此夸克是色香味俱全的。(注意,此處的味和色並不是生活中的概念,而是為了描述夸克的自由度而人為的引入的概念,和生活中的味道顏色沒有任何關係)。當然每個夸克都有對應的反粒子,因此夸克一共有: 6	imes 3 	imes 2=36
  • 輕子(Lepton):自旋1/2,費米子,參與弱相互作用與電磁相互作用,不參與強相互作用。電子和中微子就屬於輕子。與夸克一樣,輕子也分為三代,每一代都由一個帶電粒子和對應的中微子構成。比如電子和電子中微子就構成輕子的第一代,不過輕子沒有顏色自由度,同樣考慮反粒子,輕子一共有 6	imes 2=12 種。
  • 規範玻色子(Gauge Bosons):自旋1,玻色子,用於傳遞相互作用。電磁相互作用的傳遞粒子即是光子;弱相互作用的傳遞粒子有三個,分別是W^{pm}Z玻色子;強相互作用的傳遞粒子稱之為膠子,一共有八種。因此規範玻色子一共有 1+3+8=12 種。關於為什麼是這個數量,請看此回答:

光子為啥只有一種 , 而不像膠子有多種??

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  • Higgs粒子:自旋0,玻色子,Higgs粒子與費米子有相互作用,通過自發對稱性破缺機制賦予費米子質量。在規範場論中,費米子要求沒有質量,但是實際實驗結果表明,費米子都是有質量,比如電子的質量為 511	ext{KeV} ,上夸克的質量大約為 3	ext{MeV} ;另外,規範玻色子也要求是無質量的,對於光子來說確實如此,但是對於弱相互作用的三種傳遞粒子W^{pm}Z玻色子,實驗結果表明都是有質量的。為了解釋這種現象,認為引入了Higgs機制,這種機製成功解釋了上述現象,而Higgs粒子也在2012年在LHC上被發現。但是,我們目前對Higgs粒子的性質知之甚少,目前也不確定是不是基本粒子,目前由高能所積極推進的CEPC(環形正負電子對撞機)計劃第一期工程就是想打造Higgs工廠,通過產生大量Higgs粒子,對Higgs的性質進行精確測量,同時尋找超出標準模型的跡象。關於自發對稱性破缺請看此回答:

對稱性破缺到底是什麼意思,能用簡單的的例子解釋一下嗎??

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因此,基本粒子種類一共61種。不過還有一個未證實的粒子,即「引力子」,是假設的粒子,用於傳遞引力相互作用。

通過以上說明可以發現,基本粒子可以分為三類:

  • 構成物質的費米子,包括夸克和輕子。夸克可通過強相互作用形成重子和介子,重子中質子和中子可以構成原子核,原子核也是費米子,原子核和電子可以構成原子,進而組成我們看到的世界。費米子能有這種作用,還有一個原因是泡利不相容原理,即兩個費米子不能處於相同的狀態,因此大量的費米子才能構成宏觀上有體積的物體,而對於玻色子就沒有這種限制,因此玻色子是可以重疊在一起的,進而就無法構成宏觀的世界;
  • 傳遞相互作用的規範玻色子,用於在費米子之間傳遞相互作用力。光子是我們最熟悉的一種規範玻色子。
  • 賦予基本粒子質量的Higgs粒子。雖然基本粒子的質量來自於Higgs粒子,但是宇宙可見質量的主要來源確實強相互作用。有意思的是,這兩種來源均是通過對稱性自發破缺機制實現的。具體可參考這篇文章:

子乾:質量是怎麼煉成的?

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當然,以上(除了引力子)的基本粒子都已經是被實驗證實的,屬於粒子物理標準模型的基本粒子。但是我們知道,標準模型是有問題的,有一些實驗現象是與標準模型不相符的,比如標準模型中的中微子是沒有質量的,而實驗(比如大亞灣中微子實驗)結果顯示中微子是有質量的,但是非常小;大家相信目前的標準模型只是一個更大的模型的低能近似,不斷嘗試各種大一統模型,其中超對稱(Super Symmetry,SUSY)就是一種,在這個模型中,每一個基本粒子都有對應的超對稱伴隨粒子,玻色子的伴隨粒子是費米子,費米子的伴隨粒子是玻色子:

標準模型與超對稱粒子

但是目前實驗上並沒有發現這些粒子,而且越來越渺茫。


上一個回答 ヾ(?°?°?)??下一個回答


不知道,也沒人知道。

如果你問的是現在被物理學家們稱為基本粒子的那些粒子,那麼有61個,加上還沒發現的引力子是62個。

如果你想討論一些形而上的東西,想了解世界的本源和因由,那你應該向哲學家而不是物理學家尋求答案,他們比較擅長通過思辨讓你了解到身為人類的局限,從而不再去思考這些亂七八糟的問題。


這些名稱我未學過,這些原理就是我正在研究的正和反的規律。球面的直徑=一對的正和反,是元點和半徑和球面的三方和一對,是同時和同在的正和反,是三方共同存在的事物。

基本粒子也是光線和壓力和時間,光速度是高溫度和輕快的粒子,是向外分散的時間和能量。重量和壓力和0距離,是重力和碰撞和壓力,是向內集中的空間暗速度和時間和能量,都是正和反的同時和同在的規律。

球面最簡單是一對和六份,=一半和三份,一份的球面也是一對和六份,所以球面的定量是半徑和球面和36份,半徑的變化,=直徑,球面和球體,36的份量,是三方和一對的同時和同變。

宇宙和空間和重量,是一個總重量和總空間和總球體,基本粒子是組成宇宙的分子和元素。以上都是正和反的三方和一對,是同時和同在的正和反的規律和定律。


如果說你的提問有問題,就在於,用了粒子這個詞。如果說基本粒子的話,標準物理模型現在是整理出了61種+引力子。所以,好的問題是,基本粒子是否可以看作由更加基本的某種單位構成的?這種單位,可能不能再叫粒子了。

現在主流的模型是能量弦(或多維膜)。電影星際穿越好像黑板上有這些公式。


宇宙真正不可再分基本粒子,只有相生相剋、相輔相成的二種。那就是組成物質的、本質存在的、原生不變的引力物子與斥力物子。

以引力物子與斥力物子,能夠組成多少其它可分的基本粒子呢?有意義的是疏鬆與緻密物質單元、質子與中子、元素與分子共六種。至於無意義的、抽象的可分與不可再分基本粒子,你說多少就是多少,怎麼辯論也是無意義。

由於有了原生不變引力物子與斥力物子,就有不斷重組著的物質不滅,無休止推拉著的能量守恆。就能夠構成重組著的無窮物質,寄生著無限的時間與空間。而不需要濫竽充數的、其它無質量、無本質基本粒子。因為時間就是二種物子永恆不變存在、與重組變化的過程,所形成的時間過程慨念。空間就是二種物子的原生不變體積、與可變的斥力範圍,所形成的空間範圍慨念。是寄生於物子本質存在的無本質存在。

所以宇宙只要有引力物子與斥力物子,就能組成物質、形成各種天體;產生各種運動變化,形成各種現象與宇宙奧秘,並從中可認知科學道理。遊離在太空與組合在物質的斥力物子,還能成為傳遞著各種能量的介質;壓縮成為暗能量;在系外以基本密度形成宇宙常數的系外太空,以保持宇宙的穩定。所以其它的什麼什麼子、乃至上帝粒子等,皆非人類所需要。還是讓它們向上帝報到吧!


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