Vilka är de olika typerna av subatomära partiklar?
Det finns två huvudkategorier av subatomära partiklar - fermioner och bosoner. Fermions är de partiklar som vi tänker på som "grejer" - leptoner som elektron, neutrino och kusiner och kvarkar som up-quarken och andra i dess betydande familj. Spårbensoner är partiklarna som medlar de fyra grundläggande krafterna i naturen - de svaga och starka kärnkrafterna, elektromagnetismen och tyngdkraften. Dessa inkluderar den välkända fotonen, och dess långt mindre synliga kusiner, W- och Z-bosonerna, gluoner och (fysiker förväntar sig) graviton, den eftertraktade partikeln som tänkte förmedla gravitationsinteraktioner.
Det är viktigt att förstå skillnaden mellan subatomära partiklar och grundläggande partiklar. Grundläggande innebär att partikeln inte har mindre beståndsdelar; det är grundläggande. Inte alla subatomära partiklar är grundläggande, även om alla kända grundläggande partiklar är subatomiska, vilket betyder mindre än atomer. Till exempel är protoner och neutroner, subatomära partiklar som utgör atomen, sammansatta partiklar snarare än grundläggande, som utgörs av ännu mindre kvarkar och gluoner. Exotiska partiklar som tau neutrino eller muoner är subatomära eftersom de är mindre än atomer, men det är värdefullt att komma ihåg att dessa inte är en del av atomerna som utgör synliga strukturer i vårt universum.
Subatomiska partiklar är så många och varierade att fysiker har använt termen "partikelzoo" för att beskriva dem. Inom området leptoner finns det tre typer av elektron - elektron, muon och tau - 3 typer av neutrino, och deras antipartiklar, vilket gör 12 leptoner. Det finns fyra kända mässingsbosoner - foton, W- och Z-bosoner och gluon. Två ytterligare bosoner, som nästan säkert existerar, men ännu inte har observerats, inkluderar Higgs boson och graviton. Detta ger summan av de grundläggande partiklarna till 18. Lägg till topp-, ned-, botten-, upp-, konstiga och charmiga kvarkar och deras antikviteter, så har du 30 grundläggande, subatomära partiklar.
Men det är inte allt. Du kommer ihåg att en proton eller neutron består av tre kvarkar. Dessa inkluderar två av antingen upp och ner kvarkar, och en av de kvarvarande kvarken, fastade tillsammans med gluoner i atomkärnan. Detta är dock inte den enda möjliga kvarkkonfigurationen - bara den mest stabila. Om du på något sätt skulle kunna plocka upp grundläggande partiklar när som helst och fästa dem i godtyckliga konfigurationer kan du skapa tusentals nya subatomiska partiklar.
Hundratals av dessa subatomära partiklar har faktiskt observerats i partikelacceleratorförsök. De inkluderar mesoner, som bara har två kvarkar, och hadroner, som har tre liknande protoner och neutroner. Det finns också de så kallade glueballs eller gluonium, subatomära partiklar som består av inget annat än gluoner, och den misstänkta tetraquark, en art av subatomär partikel som skulle bestå av fyra kvarkar. Finns pentaquarks och därefter? Kanske så, men för att hitta dem skulle det krävas experimentella apparater långt över vårt bästa.