Lista över partiklar

Detta är en lista över kända och hypoteserade partiklar.

Elementarpartiklar

Elementarpartiklar är partiklar utan någon mätbar inre struktur; det vill säga det är okänt om de är sammansatta av andra partiklar. De är de grundläggande föremålen för kvantfältteorin . Många familjer och underfamiljer av elementarpartiklar existerar. Elementarpartiklar klassificeras efter deras spinn . Fermioner har halvheltalsspinn medan bosoner har heltalsspinn. Alla partiklar i standardmodellen har observerats experimentellt, inklusive Higgs-bosonen år 2012. Många andra hypotetiska elementarpartiklar, såsom graviton, har föreslagits, men inte observerats experimentellt.

Fermioner

Fermioner är en av de två grundläggande klasserna av partiklar, den andra är bosoner . Fermionpartiklar beskrivs av Fermi–Dirac-statistik och har kvanttal som beskrivs av Paulis uteslutningsprincip . De inkluderar kvarkar och leptoner , såväl som alla sammansatta partiklar som består av ett udda antal av dessa, såsom alla baryoner och många atomer och kärnor.

Fermioner har halvheltalsspinn; för alla kända elementära fermioner 1⁄2 . är detta Alla kända fermioner utom neutriner är också Dirac-fermioner ; det vill säga varje känd fermion har sin egen distinkta antipartikel . Det är inte känt om neutrinon är en Dirac-fermion eller en Majorana-fermion . Fermioner är de grundläggande byggstenarna i all materia . De klassificeras efter om de interagerar via den starka interaktionen eller inte. I standardmodellen finns det 12 typer av elementära fermioner: sex kvarkar och sex leptoner .

Quarks

Kvarkar är de grundläggande beståndsdelarna i hadroner och interagerar via den starka kraften . Kvarkar är de enda kända bärarna av fraktionerad laddning , men eftersom de kombineras i grupper om tre (baryoner) eller i par av en kvark och en antikvark (mesons), observeras endast heltalsladdning i naturen. Deras respektive antipartiklar är antikvarken , som är identiska förutom att de har motsatt elektrisk laddning (till exempel uppkvarken bär laddning + 2 ⁄ 3 , medan upp-antikvarken bär laddning − 2 ⁄ 3 ), färgladdning och baryonnummer. Det finns sex smaker av kvarkar; de tre positivt laddade kvarkarna kallas "upp-typ kvarkar" medan de tre negativt laddade kvarkar kallas "down-typ kvarkar".

Quarks
Generation	namn	Symbol	Antipartikel	Snurra	Debitering ( e )	Massa ( MeV / c ² )
1	upp	u	u	1⁄2 _ _	+ 2 ⁄ 3	2,2 +0,6 -0,4
1	ner	d	d	1⁄2 _ _	− 1⁄3 _ _	4,6 +0,5 -0,4
2	charm	c	c	1⁄2 _ _	+ 2 ⁄ 3	1280 ± 30
2	konstig	s	s	1⁄2 _ _	− 1⁄3 _ _	96 +8 −4
3	topp	t	t	1⁄2 _ _	+ 2 ⁄ 3	173 100 ± 600
3	botten	b	b	1⁄2 _ _	− 1⁄3 _ _	4180 +40 −30

leptoner

Leptoner interagerar inte via den starka interaktionen . Deras respektive antipartiklar är antileptonerna , som är identiska, förutom att de har motsatt elektrisk laddning och leptonnummer. En elektrons antipartikel är en antielektron, som nästan alltid kallas en " positron " av historiska skäl. Det finns sex leptoner totalt; de tre laddade leptonerna kallas "elektronliknande leptoner", medan de neutrala leptonerna kallas " neutrinos ". Neutrinos är kända för oscillera , så att neutrinos av bestämd smak inte har bestämd massa, snarare existerar de i en superposition av massa egentillstånd . Den hypotetiska tunga högerhänta neutrinon, kallad en " steril neutrino ", har utelämnats.

leptoner
Generation	namn	Symbol	Antipartikel	Snurra	Debitering ( e )	Massa ( MeV / c ² )
1	elektron	e ⁻	e ⁺	1/2 _ _	−1	0,511
1	elektronneutrino	$ν e$	$ν e$	1/2 _ _	0	< 0,0000022
2	muon	μ ⁻	μ ⁺	1/2 _ _	−1	105,7
2	muon neutrino	$ν μ$	$ν μ$	1/2 _ _	0	< 0,170
3	tau	τ ⁻	τ ⁺	1/2 _ _	−1	1 776 ,86 ± 0,12
3	tau neutrino	$ν τ$	$ν τ$	1/2 _ _	0	< 15,5

Bosoner

Bosoner är en av de två grundläggande partiklarna som har integrerade spinklasser av partiklar, den andra är fermioner . Bosoner kännetecknas av Bose–Einstein-statistik och alla har heltalssnurr. Bosoner kan vara antingen elementära, som fotoner och gluoner , eller sammansatta, som mesoner .

Enligt standardmodellen är de elementära bosonerna:

namn	Symbol	Antipartikel	Snurra	Debitering ( e )	Massa (GeV/ c ² )	Interaktion medierad	Observerad
foton	$γ$	själv	1	0	0	elektromagnetism	Ja
W boson	W ⁻	W ⁺	1	±1	80,385 ± 0,015	svag interaktion	Ja
Z boson	Z	själv	1	0	91,1875 ± 0,0021	svag interaktion	Ja
gluon	g	själv	1	0	0	stark interaktion	Ja
Higgs boson	H⁰	själv	0	0	125,09 ± 0,24	massa	Ja

Higgs -bosonen postuleras av den elektrosvaga teorin främst för att förklara ursprunget till partikelmassor . I en process som kallas " Higgs-mekanismen ", förvärvar Higgs-bosonen och de andra gauge-bosonerna i standardmodellen massa via spontan symmetribrytning av SU(2)-mätarens symmetri. Den minimala supersymmetriska standardmodellen (MSSM) förutsäger flera Higgs-bosoner. Den 4 juli 2012 upptäcktes en ny partikel med en massa mellan 125 och 127 GeV/ c ² tillkännagavs; fysiker misstänkte att det var Higgs boson. Sedan dess har partikeln visat sig bete sig, interagera och sönderfalla på många av de sätt som förutspåtts för Higgspartiklar av standardmodellen, såväl som att ha jämn paritet och noll spin, två grundläggande attribut för en Higgs-boson. Detta betyder också att det är den första elementära skalära partikeln som upptäckts i naturen.

Elementära bosoner som ansvarar för de fyra grundläggande naturkrafterna kallas kraftpartiklar ( gauge bosoner ) . Stark interaktion förmedlas av gluonet , svag interaktion förmedlas av W- och Z-bosonerna.

Hypotetiska partiklar

Graviton

namn	Symbol	Antipartikel	Snurra	Debitering ( e )	Massa (GeV/ c ² )	Interaktion medierad	Observerad
graviton	G	själv	2	0	0	gravitation	Nej

Gravitonen är en hypotetisk partikel som har inkluderats i vissa tillägg till standardmodellen för att förmedla gravitationskraften . Den är i en speciell kategori mellan kända och hypotetiska partiklar: Som en oobserverad partikel som inte förutsägs av eller krävs för standardmodellen, hör den hemma i tabellen över hypotetiska partiklar nedan. Men gravitationskraften i sig är en visshet, och att uttrycka den kända kraften inom ramen för en kvantfältteori kräver en boson för att förmedla den.

Om den finns, förväntas gravitationen vara masslös eftersom gravitationskraften har ett mycket långt räckvidd och verkar fortplanta sig med ljusets hastighet. Gravitonen måste vara en spin -2 boson eftersom gravitationskällan är spänningsenergitensorn , en andra ordningens tensor (jämfört med elektromagnetismens spin-1 foton , vars källa är fyrströmmen , en första ordningens tensor). Dessutom kan det visas att vilket masslöst spin-2-fält som helst skulle ge upphov till en kraft som inte kan skiljas från gravitation, eftersom ett masslöst spin-2-fält skulle kopplas till spännings-energitensorn på samma sätt som gravitationsinteraktioner gör. Detta resultat tyder på att om en masslös spin-2-partikel upptäcks måste det vara gravitonen.

Partiklar förutspådda av supersymmetriska teorier

Supersymmetriska teorier förutspår förekomsten av fler partiklar, av vilka ingen har bekräftats experimentellt.

Superpartners (Sparticles)
Superpartner	Snurra	Anteckningar	superpartner till:
chargino	1/2 _ _	Charginos är superpositioner av superpartners av laddade standardmodellbosoner: laddad Higgs-boson och W-boson . MSSM förutspår två par charginos .	laddade bosoner
gluino	1/2 _ _	Åtta gluoner och åtta gluinos.	gluon
gravitino	3/2 _ _	Förutspått av supergravitation ( SUGRA ). Gravitonen är också hypotetisk – se föregående tabell .	graviton
Higgsino	1/2 _ _	För supersymmetri behövs flera Higgs-bosoner, neutrala och laddade, enligt deras superpartners.	Higgs boson
neutralino	1/2 _ _	Neutralinos är superpositioner av superpartners av neutrala standardmodellbosoner: neutral Higgs-boson , Z-boson och foton . Den lättaste neutralino är en ledande kandidat för mörk materia . MSSM förutspår fyra neutralinos .	neutrala bosoner
foton	1/2 _ _	Blandning med zino och neutrala Higgsinos för neutralinos.	foton
sleptoner	0	Leptonernas (elektron, myon, tau) och neutrinos superpartners .	leptoner
sneutrino	0	Introducerad av många förlängningar av Standard Supermodel, och kan behövas för att förklara LSND- resultaten. En speciell roll har den sterila sneutrino, den supersymmetriska motsvarigheten till den hypotetiska högerhänta neutrinon, kallad den " sterila neutrinon ".	neutrino
squarks	0	Stoppskvarken (superpartner till toppkvarken ) tros ha en låg massa och är ofta föremål för experimentella sökningar.	kvarkar
wino, zino	1/2 _ _	Den laddade wino blandas med den laddade Higgsino för charginos, för zino se raden ovan.	⁰ W ^± och Z bosoner

⁰⁰⁰⁰ Precis som fotonen, Z-bosonen och W ^± -bosonerna är överlagringar av B , W , W ¹ , och W ² -fälten, är photino, zino och wino ^± överlagringar av bino , wino , wino ¹ och wino ² . Oavsett om man använder de ursprungliga gauginos eller dessa superpositioner som bas, de enda förutspådda fysiska partiklarna är neutralinos och charginos som en superposition av dem tillsammans med Higgsinos.

Andra hypotetiska bosoner och fermioner

Andra teorier förutspår förekomsten av ytterligare elementära bosoner och fermioner, med vissa teorier som också postulerar ytterligare superpartners för dessa partiklar:

Andra hypotetiska bosoner och fermioner
namn	Snurra	Anteckningar
axion	0	En pseudoskalär partikel introducerad i Peccei-Quinn-teorin för att lösa stark-CP-problemet .
axino	1/2 _ _	Superpartner till axionen. Bildar en supermultiplett , tillsammans med saxion och axion, i supersymmetriska förlängningar av Peccei-Quinn-teorin.
branon	?	Förutspått i brane världsmodeller .
digamma	?	Föreslagen resonans av massa nära 750 GeV som sönderfaller till två fotoner.
dilatation	0	Förutspått i vissa strängteorier.
dilatino	1/2 _ _	Superpartner av dilaton.
dubbel graviton	2	Har antagits som dual av graviton under elektrisk-magnetisk dualitet i supergravitation .
gravifoton	1	Även känd som "gravivector".
graviskalär	0	Även känd som "radion".
inflaton	0	Oidentifierad skalär kraftbärare som antas ha fysiskt orsakat kosmologisk " inflation " - den snabba expansionen från 10 ⁻³⁵ till 10 ⁻³⁴ sekunder efter Big Bang .
magnetisk foton	?	Förutspådd 1966.
majoron	0	Förutspås förstå neutrinomassorna av gungbrädans mekanism .
majorana fermion	1/2 _ _ ; 3/2 _ _ ? ...	gluino , neutralino eller annat – är sin egen antipartikel .
saxion	0
X17 partikel	?	möjlig orsak till onormala mätresultat nära 17 MeV, och möjlig kandidat för mörk materia .
X och Y bosoner	1	Dessa leptoquarks förutsägs av GUT-teorierna vara tyngre motsvarigheter till W och Z.
W′ och Z′ bosoner	1

Andra hypotetiska elementarpartiklar

Higgs dubbletter antas av vissa teorier om fysik utöver standardmodellen .
Kaluza–Klein-torn av partiklar förutsägs av vissa modeller med extra dimensioner. Det extradimensionella momentumet manifesteras som extra massa i fyrdimensionell rumtid.
Leptoquarks är bosoner som bär både baryon- och leptontal som förutspås av olika förlängningar av standardmodellen, såsom technicolor- teorier.
Spegelpartiklar förutsägs av teorier som återställer paritetssymmetri .
" Magnetisk monopol " är ett generiskt namn för partiklar med magnetisk laddning som inte är noll. De förutsägs av vissa GUT.
Preoner föreslogs som underpartiklar av kvarkar och leptoner, men moderna kolliderexperiment har nästan uteslutit deras existens.

Kompositpartiklar

Kompositpartiklar är bundna tillstånd av elementarpartiklar.

Hadroner

Hadroner definieras som starkt interagerande kompositpartiklar . Hadroner är antingen:

Sammansatta fermioner (särskilt 3 kvarkar), i vilket fall de kallas baryoner .
Sammansatta bosoner (särskilt 2 kvarkar), i vilket fall de kallas mesoner .

Quark-modeller , som först föreslogs 1964 oberoende av Murray Gell-Mann och George Zweig (som kallade kvarkar "ess"), beskriver de kända hadronerna som sammansatta av valenskvarkar och /eller antikvarkar, hårt bundna av färgkraften , som förmedlas av gluoner . (Samspelet mellan kvarkar och gluoner beskrivs av teorin om kvantkromodynamik .) Ett "hav" av virtuella kvarka-antikvarkpar finns också i varje hadron.

Baryoner

En kombination av tre u-, d- eller s-kvarkar med ett totalt spinn på 3 ⁄ 2 bildar den så kallade "baryon decuplet".

Protonkvarkstruktur: 2 uppkvarkar och 1 nedkvarkar. Gluonrören eller flussrören är nu kända för att vara Y-formade.

Vanliga baryoner (kompositfermioner ) innehåller tre valenskvarkar eller tre valensantikvarker vardera.

Nukleoner är de fermioniska beståndsdelarna i normala atomkärnor:
- Protoner , sammansatt av två upp och en ner kvark (uud)
- Neutroner , sammansatt av två ner och en upp kvark (ddu)
Hyperoner , såsom Λ-, Σ-, Ξ- och Ω-partiklarna, som innehåller en eller flera konstiga kvarkar , är kortlivade och tyngre än nukleoner. Även om de normalt inte finns i atomkärnor, kan de förekomma i kortlivade hyperkärnor .
Ett antal charmade och bottenbaryoner har också observerats.
Pentaquarks består av fyra valenskvarkar och en valensantikvark.
Andra exotiska baryoner kan också finnas.

Mesons

Mesoner av spin 0 bildar ett nonet.

Vanliga mesoner är uppbyggda av en valenskvark och en valensantikvark . Eftersom mesoner har heltalsspinn ( 0 eller 1) och inte själva är elementära partiklar, klassificeras de som "sammansatta" bosoner , även om de är gjorda av elementära fermioner . Exempel på mesoner inkluderar pion , kaon och J/ψ . I kvanthadrodynamik förmedlar mesoner den kvarvarande starka kraften mellan nukleoner.

Vid ett eller annat tillfälle har positiva signaturer rapporterats för alla följande exotiska mesoner men deras existens har ännu inte bekräftats.

En tetraquark består av två valenskvarkar och två valensantikvarkar;
En limklot är ett bundet tillstånd av gluoner utan valenskvarkar;
Hybridmesoner består av ett eller flera valenskvark-antikvarkpar och en eller flera riktiga gluoner.

Atomkärnor

En halvexakt skildring av heliumatomen . I kärnan är protonerna i rött och neutroner i lila. I verkligheten är kärnan också sfäriskt symmetrisk.

Atomkärnor består vanligtvis av protoner och neutroner, även om exotiska kärnor kan bestå av andra baryoner, såsom hypertriton som innehåller en hyperon . Dessa baryoner (protoner, neutroner, hyperoner, etc.) som utgör kärnan kallas nukleoner. Varje typ av kärna kallas en " nuklid ", och varje nuklid definieras av det specifika antalet för varje typ av nukleon.

" Isotoper " är nuklider som har samma antal protoner men olika antal neutroner.
Omvänt är " isotoner " nuklider som har samma antal neutroner men olika antal protoner.
" Isobarer " är nuklider som har samma totala antal nukleoner men som skiljer sig i antalet av varje typ av nukleon. Kärnreaktioner kan förändra en nuklid till en annan.

Atomer

Atomer är de minsta neutrala partiklar som materia kan delas i genom kemiska reaktioner . En atom består av en liten, tung kärna omgiven av ett relativt stort, lätt moln av elektroner. En atomkärna består vanligtvis av 1 eller flera protoner och 0 eller flera neutroner. Protoner och neutroner är i sin tur gjorda av kvarkar. Varje typ av atom motsvarar ett specifikt kemiskt element . Hittills har 118 element upptäckts eller skapats.

Exotiska atomer kan vara sammansatta av partiklar utöver eller i stället för protoner, neutroner och elektroner, såsom hyperoner eller myoner. Exempel inkluderar pionium (
π ⁻

π ⁺
) och quarkonium atomer.

Leptoniska atomer

Leptoniska atomer, namngivna med -onium , är exotiska atomer som består av det bundna tillståndet av en lepton och en antilepton. Exempel på sådana atomer inkluderar positronium (
e ⁻

e ⁺
), muonium (
e ⁻

μ ⁺
) och " sant muonium " (
μ ⁻

μ ⁺
). Av dessa har positronium och muonium observerats experimentellt, medan "true muonium" förblir endast teoretiskt.

Molekyler

Molekyler är de minsta partiklarna som ett ämne kan delas upp i samtidigt som ämnets kemiska egenskaper bibehålls. Varje typ av molekyl motsvarar ett specifikt kemiskt ämne . En molekyl är en sammansättning av två eller flera atomer. Atomer kombineras i en fast proportion för att bilda en molekyl. Molekyl är en av de mest grundläggande enheterna av materia.

Joner

Joner är laddade atomer ( monatomiska joner ) eller molekyler ( polyatomiska joner ). De inkluderar katjoner som har en positiv nettoladdning och anjoner som har en negativ nettoladdning.

Kvasipartiklar

Kvasipartiklar är effektiva partiklar som finns i många partikelsystem. Fältekvationerna för den kondenserade materiens fysik är anmärkningsvärt lika de för högenergipartikelfysiken. Som ett resultat av detta gäller mycket av teorin om partikelfysik även för den kondenserade materiens fysik; i synnerhet finns det ett urval av fältexcitationer, kallade kvasi-partiklar , som kan skapas och utforskas. Dessa inkluderar:

Anyons är en generalisering av fermioner och bosoner i tvådimensionella system som ark av grafen som följer flätstatistik .
Dislons är lokaliserade kollektiva excitationer av en kristalldislokation runt den statiska förskjutningen.
Excitoner är bundna tillstånd av en elektron och ett hål .
Hopfioner är topologiska solitoner som är 3D-motsvarigheten till skyrmion.
Magnoner är koherenta excitationer av elektronsnurr i ett material.
Fononer är vibrationslägen i ett kristallgitter .
Plasmoner är koherenta excitationer av ett plasma .
Plektoner är en teoretisk typ av partikel som diskuteras som en generalisering av flätstatistiken för anyon till mer än två dimensioner.
Polaritoner är blandningar av fotoner med andra kvasipartiklar.
Polaroner är rörliga, laddade (kvasi-) partiklar som är omgivna av joner i ett material.
Skyrmioner är en topologisk lösning av pionfältet , som används för att modellera nukleonens lågenergiegenskaper, såsom den axiella vektorströmkopplingen och massan.

Mörk materia kandidater

Följande kategorier är inte unika eller distinkta: Till exempel är antingen en WIMP eller en WISP också en FIP .

En WIMP (svagt interagerande massiv partikel) är vilken som helst av ett antal partiklar som kan förklara mörk materia (som neutralino eller steril neutrino )
En WISP (svagt interagerande smal partikel) är vilken som helst av ett antal lågmassapartiklar som kan förklara mörk materia (som axionen )
En GIMP (gravitationally interacting massive partikel) är en partikel som ger en alternativ förklaring av mörk materia, istället för den tidigare nämnda WIMP
En SIMP (starkt interagerande massiv partikel) är en partikel som interagerar starkt sinsemellan och svagt med vanlig materia och kan bilda mörk materia
En SMP (stabil massiv partikel) är en partikel som är långlivad och har avsevärd massa som kan vara mörk materia
En FIP (feebly interacting partikel) är en partikel som interagerar mycket svagt med konventionell materia och kan förklara mörk materia
En LSP (lättast supersymmetrisk partikel ) är en partikel som finns i supersymmetriska modeller som en utmanare av WIMPs
EN MAHO

Mörk energikandidater

Kameleontpartikel en möjlig kandidat för mörk energi
Acceleron partikel en annan kandidat för mörk energi

Klassificering efter hastighet

En bradyon (eller tardyon) färdas långsammare än ljusets hastighet i vakuum och har en verklig vilomassa som inte är noll .
En luxon färdas lika snabbt som ljus i vakuum och har ingen vilomassa.
En tachyon är en hypotetisk partikel som färdas snabbare än ljusets hastighet så att de paradoxalt nog skulle uppleva tiden i omvänd (på grund av inversion av relativitetsteorin ) och skulle bryta mot de kända kausalitetslagarna . En tachyon har en tänkt vilomassa .

Övrig

Kaloroner , ändlig temperaturgeneralisering av instantoner.
Dyoner är hypotetiska partiklar med både elektriska och magnetiska laddningar.
Geoner är elektromagnetiska eller gravitationsvågor som hålls samman i ett begränsat område av gravitationsattraktionen av sitt eget energifält.
Goldstone bosoner är en masslös excitation av ett fält som spontant har brutits . Pionerna är kvasi-guldstensbosoner (kvasi- eftersom de inte är exakt masslösa) av den trasiga kirala isospinsymmetrin av kvantkromodynamiken .
Goldstinos är fermioner som produceras av det spontana brytandet av supersymmetri ; de är den supersymmetriska motsvarigheten till Goldstone-bosonerna.
Instantons , en fältkonfiguration som är ett lokalt minimum av den euklidiska handlingen. Instanton används i icke-störande beräkningar av tunnlingshastigheter.
Pomerons , används för att förklara den elastiska spridningen av hadroner och platsen för Regge-poler i Regge-teorin .
Sphaleroner är en fältkonfiguration som är en sadelpunkt för den euklidiska handlingen. Sphaleroner används i icke-störande beräkningar av icke-tunneleringshastigheter.
Miniladdade partiklar är hypotetiska subatomära partiklar laddade med en liten del av elektronladdningen.
Kontinuerliga spinnpartiklar är hypotetiska masslösa partiklar relaterade till klassificeringen av representationerna av Poincaré-gruppen

Se även

Alternativ till standard Higgs-modellen
Chronon
Chiralitet och helicitet
Lista över fiktiva element, material, isotoper och subatomära partiklar
Partikelzoo
Spurion – en fiktiv "partikel" som matematiskt sätts in i sönderfallet för att analysera den som om den bevarade isospin.
Tidslinje för partikelfyndigheter