Список частинок

Стандартна модель фізики елементарних частинок — теорія, що описує властивості елементарних частинок та їх взаємодію. Всі частинки, передбачені Стандартною моделлю, за винятком гіпотетичних частинок, були виявлені експериментально (прямо чи опосередковано, як, наприклад, кварки).

Ферміони мають напівцілий спін; для всіх відомих елементарних ферміонів він дорівнює ½. Кожен ферміон має власну античастинку. Ферміони є базовими цеглинками всієї матерії. Вони класифікуються за типом взаємодій, у яких можуть брати участь.

Згідно зі Стандартною моделлю існує 12 ароматів елементарних ферміонів: 6 кварків та 6 лептонів, та 12 їх античастинок.

• Кварки мають кольоровий заряд і беруть участь у всіх типах взаємодій (у т.ч. і сильній взаємодії). Їх античастинки називаються антикварками. Існує 6 ароматів кварків:

Покоління
		Назва(Аромат) кварка/антикварка	Символ кварка/антикварка	Електричний заряд (e)	Маса (МеВ)		Назва(Аромат) кварка/антикварка	Символ кварка/антикварка	Електричний заряд (e)	Маса (МеВ)
1		u-кварк (Up-кварк) / анти u-кварк	${\displaystyle u/\,{\overline {u}}}$	+2/3	від 1,5 до 3		d-кварк (Down-кварк) / анти d-кварк	${\displaystyle d/\,{\overline {d}}}$	−1/3	від 3 до 7
2		c-кварк (Charm-кварк) / анти c-кварк	${\displaystyle c/\,{\overline {c}}}$	+2/3	1250 ± 90		s-кварк (Strange-кварк) / анти s-кварк	${\displaystyle s/\,{\overline {s}}}$	−1/3	95 ± 25
3		t-кварк (Top-кварк) / анти t-кварк	${\displaystyle t/\,{\overline {t}}}$	+2/3	174 200 ± 3300[1]		b-кварк (Bottom-кварк) / анти b-кварк	${\displaystyle b/\,{\overline {b}}}$	−1/3	4200 ± 70

• Лептони не беруть участь у сильній взаємодії. Їх античастинки — антилептони (античастинка електрона називається позитроном з історичних причин). Існує 6 ароматів лептонів:

Покоління		Заряджений лептон / античастинка					Нейтрино / антинейтрино
		Назва	Символ	Електричний заряд (e)	Маса (МеВ)		Назва	Символ	Електричний заряд (e)	Маса (МеВ)
1		Електрон / Позитрон	${\displaystyle e^{-}\,/\,e^{+}}$	−1 / +1	0,511		Електронне нейтрино / Електронне антинейтрино	${\displaystyle \nu _{e}\,/\,{\overline {\nu }}_{e}}$	0	< 0,0000022 [2]
2		Мюон	${\displaystyle \mu ^{-}\,/\,\mu ^{+}}$	−1 / +1	105,66		Мюонне нейтрино / Мюонне антинейтрино	${\displaystyle \nu _{\mu }\,/\,{\overline {\nu }}_{\mu }}$	0	< 0,17 [2]
3		Тау-лептон	${\displaystyle \tau ^{-}\,/\,\tau ^{+}}$	−1 / +1	1776,99		Тау нейтрино / Тау антинейтрино	${\displaystyle \nu _{\tau }\,/\,{\overline {\nu }}_{\tau }}$	0	< 15,5 [2]

Маси нейтрино не дорівнюють нулю (це підтверджується існуванням нейтринних осциляцій), але дуже малі, тому досі не вдалося виміряти їх, а лише поставити верхні обмеження.

Бозони мають цілі значення спіну. Фундаментальні сили природи переносяться калібрувальними бозонами, а маса фундаментальних частинок, згідно з теорією, породжується хіггсівськими бозонами. За Стандартною моделлю, елементарними бозонами є такі частинки:

Бозон Хіггса (спін — 0) передбачається теорією електрослабкої взаємодії. В механізмі Хіггса Стандартної моделі масивний хіггсівський бозон отримує масу через спонтанне порушення симетрії. Наявність мас у елементарних частинок (зокрема, великі маси W^±- та Z⁰-бозонів) може бути пояснена їх взаємодією з полем Хіггса.

Суперсиметричні теорії, які розширюють Стандартну модель, передбачають існування нових частинок (суперсиметричних партнерів частинок Стандартної моделі), проте жодна з них не була експериментально підтверджена (станом на 2020 рік).

• Нейтраліно (спін — ½) — суперпозиція суперпартнерів кількох нейтральних частинок Стандартної моделі. Це кандидат на основну складову темної матерії. Партнери заряджених бозонів називаються чарджіно (chargino).
• Фотіно (спін — ½) — суперпартнер фотона.
• Гравітіно (спін — ³⁄₂) — суперпартнер гравітона в теоріях супергравітації.
• Слептони і Скварки (спін — 0) — суперсиметричні партнери ферміонів Стандартної моделі. Передбачається, що с-топ кварк (Stop) (суперпартнер top-кварка) повинен мати відносно маленьку масу, тому його пошуки ведуться особливо активно.

Крім того, в інших моделях вводяться наступні, поки не зареєстровані, частинки:

• Гравітон (спін — 2) переносник гравітації в теоріях квантової гравітації.
• Інфлятон та курватон — частинки, які брали участь у процесі інфляції Всесвіту.
• Аксіон (спін — 0) — псевдоскалярна частинка, введена в теорії Печчеі — Квінн, щоб розв’язати CP-проблему сильної взаємодії.
• Аксіно (спін — ½) — суперпартнер аксіона.
• X-бозон та Y-бозон передбачаються теоріями Великого об’єднання як більш важкі аналоги W- та Z-бозонів.
• Майорон введений, щоб пояснити масу нейтрино.
• Стерильні нейтрино вводяться в багатьох варіантах Стандартної моделі і можуть знадобитися для пояснення результатів експериментів з вивчення нейтринних осциляцій.
• Магнітний монополь — загальні назви для частинок з ненульовим магнітним зарядом. Вони передбачаються деякими теоріями Великого об’єднання.
• Преон був запропонований як підструктура для кварків та лептонів, але сучасні експерименти на колайдерах не підтверджують його існування.

Адрони визначаються як складені частинки сильної взаємодії. Адрони складаються з кварків і діляться на 2 категорії:

• баріони, які складаються з трьох кварків трьох різних кольорів і утворюють безкольорову комбінацію;
• мезони, які складаються з одного кварка і одного антикварка.

Кваркові моделі, вперше запропоновані у 1964 р. незалежно Гелл-Манном і Джорджем Цвейгом (який назвав кварки «тузами»), описують відомі адрони як складені з вільних (валентних) кварків і/чи антикварків, міцно зв’язаних сильною взаємодією, яка переноситься глюонами. В кожному адроні також міститься "море" віртуальних кварк-антикваркових пар.

Комбінація трьох u, d чи s-кварків із загальним спіном 3/2 формують так званий баріонний декуплет.

Звичайні баріони (ферміони) містять кожен три валентних кварки або три валентних антикварки.

• Нуклони — ферміонні складові звичайного атомного ядра:
  • Протони
  • Нейтрони
• Гіперони, такі, як Λ-, Σ-, Ξ- і Ω-частинки, містять один чи більше s-кварків. Вони важчі за нуклони і розпадаються (завдяки слабкій взаємодії) за час порядка ${\displaystyle 10^{-8}}$ секунд. Хоча зазвичай в атомному ядрі гіперонів нема (у ньому міститься лише домішка віртуальних гіперонів), існують зв’язані системи одного чи більше гіперонів з нуклонами, які називаються гіперядрами, які теж є досить короткоживучими.
• Також були виявлені чарівні і красиві баріони, що мають час життя порядка пікосекунди або менше.

Нещодавно були знайдені ознаки існування екзотичних баріонів, які містять п’ять валентних кварків; але були повідомлення і про негативні результати. Питання їх існування залишається відкритим.

• Пентакварки складаються з п’яти валентних кварків (точніше, чотирьох кварків і одного антикварка).

Мезони с нульовим спіном формують нонет

Звичайні мезони містять валентний кварк і валентний антикварк. В їх число входять піон, каон, J/ψ-мезон і багато інших типів мезонів. В спрощених моделях ядерних сил взаємодія між нуклонами переноситься мезонами.

Можуть існувати також екзотичні мезони (існування деяких із них все ще під питанням):

• Тетракварки складаються з двох валентних кварків і двох валентних антикварків.
• Глюболи — зв’язані стани глюонів без валентних кварків.
• Гібриди складаються з одної чи більше кварк-антикваркових пар і одного чи більше реальних глюонів.

Мезони з нульовим спіном формують нонет.