标准模型粒子图谱
粒子物理 · 标准模型

十七种基本粒子

目前已知的一切普通物质,以及除引力之外的三种基本相互作用,都可以用下面这张表描述。它由一个规范对称群定义,经过半个世纪的实验检验,至今没有被任何对撞机结果推翻。点击任意粒子查看详情。

SU(3)C× SU(2)L× U(1)Y 强相互作用 · 弱同位旋 · 弱超荷
参与的相互作用:
夸克 轻子 规范玻色子 标量玻色子 卡片右上:电荷 / 自旋
质量阶梯 · 对数坐标

从不到 1 eV 到 173 GeV

同一个理论里,最轻和最重的有质量粒子相差超过 11 个数量级。标准模型能容纳这些质量,却无法解释它们为什么是这些数值。

光子与胶子质量为零,不在图中。中微子只有上限:振荡实验证明其质量非零,KATRIN 实验给出电子中微子有效质量 < 0.45 eV,宇宙学观测对三种中微子质量之和的约束约为 0.1 eV 量级。图中以箭头表示上限。

边界

标准模型没有回答的问题

引力

广义相对论与量子场论尚未统一,引力子只是假设中的粒子,不在这张表里。

暗物质与暗能量

宇宙约 95% 的能量成分不对应表中的任何粒子。

中微子质量的来源

原始标准模型中中微子无质量。它们为何有质量、又为何如此之轻,需要新的机制。

物质多于反物质

表中已知的 CP 破坏远不足以解释宇宙为何几乎只剩下物质。

参数从哪来

理论里有约 19 个需要实验测定的自由参数(计入中微子还会更多),包括所有质量和混合角。

为什么是三代

LEP 对 Z 玻色子衰变宽度的测量表明轻中微子恰好三种,但没有人知道为什么。