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基本粒子（Elementary Particle）
臺南市私立光華女子高級中學物理科楊盛智老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯
http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=19087
宇宙的起源一直是天文學中想要探討的問題，而要瞭解宇宙更早期的情況，就必須研究『基本粒子』（物質組成的最基本單位，稱為基本粒子，例如原子是由電子以及原子核所組成的，而原子核是由質子與中子所組成的，質子與中子又分別是由三個夸克（quark）以不同的方式組成（質子：兩個上夸克和一個下夸克；中子：一個上夸克和兩個下夸克）。其中電子與夸克是基本粒子，質子和中子則不是。除了電子與夸克之外，還有許多基本粒子，共同組成宇宙中所有已知的物質。
將基本粒子繪出簡圖如下：
各種基本粒子都帶有很明顯的自旋（Spin）數。根據量子力學，任何粒子（不限於基本粒子）的自旋角動量必須量子化，且量子化後必須是1/2的整數倍（包括零），而自旋為1/2的奇數倍的粒子又稱為費米子（Fermion），自旋為1/2的偶數倍的粒子又稱為玻色子（Boson）。這兩種粒子的主要分別，在於同一類費米子（例如電子）的每一個粒子都具有不同的能態，而玻色子則無此限制。換句話說，當一個費米子佔住了一個能態後，就排斥其他同類的費米子佔同一能態。這一種現象，在物理中稱為「不相容原理」（Exclusion principle）。
1、費米子分為兩類：夸克和輕子。
（1）夸克共有6種，及各自的反粒子，這6種夸克又可分為3「代」。依序是：
第一代：u（上夸克）、d（下夸克）；
第二代：s（奇夸克）、c（魅夸克）；
第三代：b（底夸克）、t（頂夸克）
（2）輕子：比質子輕的費米子稱為輕子（Lepton），共存在6種輕子和他們各自的反粒子。
2、玻色子分為兩類：規範玻色子及希格斯粒子，這是一類在粒子之間起媒介作用、傳遞相互作用的粒子，並不遵守「不相容原理」。
（1）規範玻色子：自然界一共存在四種基本交互作用力，因此也可以把這些玻色子分成四類：
a）萬有引力：引力子（graviton）
b）電磁作用力：光子（photon）
科學家們猜想仍有其他基本粒子存在，但實驗一直未能找到証據，比如星系中有很多暗物質，我們並不知道是什麼，有些科學家就猜想它們是一些作用力很弱但質量非零的粒子，究竟暗物質是否為另一種基本粒子？答案只能期待在更多的觀測及實驗中才有機會找到。
【註1】希格斯粒子本身質量極大，目前的加速器能量還無法達到，而理論的計算也比較困難。物理學家們普遍希望能夠在大型強子對撞器（Large Hadron Collider，簡稱LHC）上產生出希格斯粒子。
參考資料：
1.維基百科–基本粒子 http://en.wikipedia.org/wiki/Elementary_Particle
2.Bradley W. Carroll and Dale A. Ostlie（1996），「AN INTRODUCTION TO MODERN ASTROPHYSICS」，Addison-Wesley Publishing Company
3.國立科學工藝博物館 http://www3.nstm.gov.tw/
![[圖]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7f/Particle_overview.svg/800px-Particle_overview.svg.png)
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※ 作者: ott 時間: 2020-01-13 17:01:00 (台灣)
※ 編輯: ott 時間: 2020-01-13 17:08:14 (台灣)