基本粒子：修訂版本之間的差異

2016年3月10日 (四) 20:21的最新修訂版本

本單元所述，依據「標準模型」。

大強子對撞機

CERN大型強子對撞機位置圖

LHC的超導電四極電磁鐵

大型強子對撞機(LHC)是一座位於瑞士日內瓦近郊歐洲核子研究組織的對撞型粒子加速器，作為國際高能物理學研究之用。LHC已經建造完成，2008年9月10日開始試運轉，並且成功地維持了兩質子束在軌道中運行，成為世界上最大的粒子加速器設施。大型強子對撞機是在一個圓周為27公里的圓形隧道內，該隧道因當地地形的起伏而位於地下約50至150公尺之間。隧道本身直徑三公尺，位於同一平面上，並貫穿瑞士與法國邊境，主要的部份大半位於法國。雖然隧道本身位於地底下，尚有許多地面設施如冷卻壓縮機，通風設備，控制電機設備，還有冷凍槽等等建構於其上。加速器通道中，主要是放置兩個質子束管。由於須維持前所未有高能量的粒子運行，加速管由超導磁鐵所包覆，以液態氦來冷卻。管中的質子是以相反的方向，環繞著整個環型加速器運行。除此之外，在四個實驗碰撞點附近，另有安裝其他的二極偏向磁鐵及四極聚焦磁鐵。

基本粒子

進階的講義

銅板上的一氧化碳，只能看見氧原子(放大一億倍)

守恆律

在基本粒子的世界中，基本粒子可以無中生有，也可以相互淹滅，但過程必須遵守各種守恆律。
質能守恆：能量可以從虛無中化生成一對正反粒子，正反粒子也可以相互淹滅轉為能量。但其過程須遵守質能守恆定律。質能間的轉換比即為 E=mc² 。
電荷(Q)守恆：任何過程電荷總量不變。

物質基本粒子

十二種物質基本粒子簡單圖示
物質基本粒子簡表：

I世代	II世代	III世代	電荷(Q)
上(u)	魅(粲)(c)	頂(t)	2/3
下(d)	奇(異)(s)	底(b)	-1/3
微中子(ν_e)	渺微中子(ν_μ)	濤微中子(ν_τ)	0
電子(e)	渺子(μ)	濤子(τ)	-1

上表諸粒子均有靜質量，參與重力作用。
只有 I世代的基本粒子是穩定的。
質子與中子的組成
1. 質子
2. 中子

載力基本粒子

吸力圖示

斥力圖示

粒子				自旋	電荷	質量	作用力
玻色子整數自旋	規範傳播子	光子(γ)		1	0	0	電磁力
		弱玻色子	W^±	1	±1	15.7萬	弱力
		弱玻色子	Z	1	0	17.8萬	弱力
		膠子(g)		1	0	0	強力
		引力子(G)		2	0	0	重力
	希格斯粒子(H)			0	0	待測	電弱

基本作用力：力(荷、場、傳播子)

電磁力：電荷透過發射或吸收光子產生作用力。
弱作用力：夸克透過發射或吸收弱玻色子改變風味(種類)，因為比電磁力弱所以叫弱作用力。
強作用力：夸克透過發射或吸收膠子，而束縛在一起。
萬有引力：帶質量的粒子透過交換重力子相互產生引力。
希格斯機制，帶質量的基本粒子和希格斯粒子間的作用減慢速度。

剩餘的強作用力

質子或中子中的夸克與另一質子或中子中的夸克產生強作用力，克服質子間的排斥力，使原子核不致飛散。

剩餘的電磁作用力

原子中的質子與另一原子中的電子產生的吸力，克服原子間的斥力，使原子可以結合成分子。

質量與重力的區別

質量：希格斯機制，空間中布滿希格斯粒子，明星來了「粉絲希格斯粒子」圍上去，使明星變得前進緩慢，形成「慣性」，這是質量的起源。如果非明星來了，將以光速通過布滿希格斯粒子的空間。
重力：兩個有質量的粒子，可以對拋重力子，形成重力。

「標準模型」主程式

世界上最美的方程式

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 [[基本粒子/進階|進階的講義]]
-[http://jendo.org/files/6year/教學資源/原子的顯微照片.jpg 銅板上的一氧化碳，只能看見氧原子(放大一億倍)]
+[http://jendo.org/files/6year/教學資源/科學/基本粒子/原子的顯微照片.jpg 銅板上的一氧化碳，只能看見氧原子(放大一億倍)]
 ===守恆律===
 #在基本粒子的世界中，基本粒子可以無中生有，也可以相互淹滅，但過程必須遵守各種守恆律。
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 ===物質基本粒子===
-[http://jendo.org/files/6year/教學資源/基本粒子.jpg 十二種基本粒子簡單圖示]
+*[http://jendo.org/files/6year/教學資源/科學/基本粒子/基本粒子.jpg 十二種物質基本粒子簡單圖示]
+*物質基本粒子簡表：
+<table class=nicetable>
+<tr><th>I世代</th>			<th>II世代</th>				<th>III世代</th>			<th>電荷(Q)</th></tr>
+<tr><th>上(u)</th>			<th>魅(粲)(c)</th>			<th>頂(t)</th>				<th>2/3</th>	</tr>
+<tr><th>下(d)</th>			<th>奇(異)(s)</th>			<th>底(b)</th>				<th>-1/3</th>	</tr>
+<tr><th>微中子(ν<sub>e</sub>)</th>	<th>渺微中子(ν<sub>μ</sub>)</th>	<th>濤微中子(ν<sub>τ</sub>)</th>	<th>0</th>	</tr>
+<tr><th>電子(e)</th>			<th>渺子(μ)</th>			<th>濤子(τ)</th>			<th>-1</th>	</tr>
+</table>
 *上表諸粒子均有靜質量，參與重力作用。
+*只有 I世代 的基本粒子是穩定的。
-[http://jendo.org/files/6year/教學資源/質子中子.png 質子與中子的組成]
+*[http://jendo.org/files/6year/教學資源/科學/基本粒子/質子中子.png 質子與中子的組成]
+*#質子[[File:Quark structure proton.svg|420px]]
+*#中子[[File:Quark structure neutron.svg|420px]]
 ===載力基本粒子===
-[http://jendo.org/files/6year/教學資源/吸力.jpg 吸力圖示]
+[http://jendo.org/files/6year/教學資源/科學/基本粒子/吸力.jpg 吸力圖示]
-[http://jendo.org/files/6year/教學資源/斥力.jpg 斥力圖示]
+[http://jendo.org/files/6year/教學資源/科學/基本粒子/斥力.jpg 斥力圖示]
 <table class=nicetable>
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 ====質量與重力的區別====
-#質量：[http://jendo.org/files/6year/教學資源/希格斯機制.png 希格斯機制]，空間中布滿希格斯粒子，明星來了「粉絲希格斯粒子」圍上去，使明星變得前進緩慢，形成「慣性」，這是質量的起源。如果非明星來了，將以光速通過布滿希格斯粒子的空間。
+#質量：[http://jendo.org/files/6year/教學資源/科學/基本粒子/希格斯機制.png 希格斯機制]，空間中布滿希格斯粒子，明星來了「粉絲希格斯粒子」圍上去，使明星變得前進緩慢，形成「慣性」，這是質量的起源。如果非明星來了，將以光速通過布滿希格斯粒子的空間。
 #重力：兩個有質量的粒子，可以對拋重力子，形成重力。
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