亜原子粒子の種類は何ですか？

亜原子粒子には、フェルミオンとボソンという2つの主要なカテゴリがあります。 フェルミオンは、私たちが「もの」と考える粒子です。電子、ニュートリノ、いとこなどのレプトン、およびアップクォークなどのクォークは、その大きなファミリーです。 ゲージボソンは、自然の4つの基本的な力-弱い核力と強い核力、電磁気、および重力-を媒介する粒子です。 これらには、おなじみの光子と、それほど頻繁には見られないいとこ、WおよびZボソン、グルオン、および重力相互作用を媒介すると考えられている人気の粒子であるグラビトンが含まれます。

素粒子と基本粒子の違いを理解することが重要です。 基本とは、粒子にそれより小さい成分がないことを意味します。 それは基本です。 すべての既知の基本粒子は原子よりも小さいことを意味しますが、すべての亜原子粒子が基本であるわけではありません。 たとえば、原子を構成する亜原子粒子である陽子と中性子は、基本的な粒子ではなく複合粒子であり、さらに小さいクォークとグルオンで構成されています。 タウニュートリノやミューオンのようなエキゾチックな粒子は原子よりも小さいため亜原子ですが、これらは私たちの宇宙で目に見える構造を構成する原子の一部ではないことを覚えておくのは貴重です。

素粒子は非常に多く多様であるため、物理学者は「粒子動物園」という用語を使用してそれらを説明しています。 レプトンの領域には、3種類の電子-電子、ミューオン、タウ-3種類のニュートリノ、およびそれらの反粒子があり、12個のレプトンを作ります。 既知の4つのゲージボソン-光子、WおよびZボソン、およびグルーオンがあります。 ほぼ確実に存在するがまだ観測されていない2つの追加ボソンには、ヒッグスボソンとグラビトンが含まれます。 これにより、基本粒子の合計が18になります。上、下、下、上、ストレンジ、およびチャームクォーク、およびそれらの反クォークを追加すると、30個の基本、亜原子粒子ができます。

ただし、それだけではありません。 陽子または中性子は3つのクォークで構成されていることを思い出してください。 これらには、原子の核内のグルオンと一緒にくっついた、アップクォークとダウンクォークのいずれか2つと、残りのクォークの1つが含まれます。 ただし、これが唯一可能なクォーク構成ではなく、最も安定した構成です。 何らかの方法で基本粒子を自由に拾い上げて、任意の構成でそれらを貼り付けることができれば、何千もの新しい素粒子を作成できます。

これらの数百個の亜原子粒子が粒子加速器実験で実際に観察されています。 それらには、クォークが2つしかない中間子と、陽子と中性子が3つあるハドロンが含まれます。 また、いわゆるグルーボールまたはグルーオニウム、グルオン以外の何物でも構成されていない亜原子粒子、および疑わしいテトラクォーク、4つのクォークで構成される亜原子粒子の種があります。 ペンタクォークとそれ以上は存在しますか？ そうかもしれませんが、それらを見つけるには、現在のベストをはるかに超える実験装置が必要です。