İki ana atom altı parçacık kategorisi vardır - fermiyonlar ve bozonlar. Fermiyonlar, "eşya" olarak düşündüğümüz partiküllerdir - elektron, nötrino ve kuzenler gibi leptonlar ve yukarı kuark ve onun gibi büyük ailesindeki kuarklar gibi kuarklar. Ölçüm bozonları, doğanın dört temel kuvvetine aracılık eden partiküllerdir - zayıf ve güçlü nükleer kuvvetler, elektromanyetizma ve yerçekimi. Bunlar, bilinen foton ve onun çok az görülen kuzenleri, W ve Z bozonları, gluonlar ve (fizikçilerin beklediği gibi) yerçekimi etkileşimlerine aracılık ettiği düşünülen partikül olan gravitonu içerir.
Atom altı parçacıklar ve temel parçacıklar arasındaki farkı anlamak önemlidir. Temel olan, parçacıkların daha küçük bileşenlere sahip olmadığı anlamına gelir; bu esastır. Bilinen tüm temel parçacıklar atomdan daha küçük anlamlara gelse de, tüm atomaltı parçacıklar temel değildir. Örneğin, atomu oluşturan atom altı parçacıklar olan protonlar ve nötronlar, daha küçük kuarklar ve gluonlardan oluşan bazik bileşiklerden ziyade kompozit parçacıklardır. Tau nötrino veya müonlar gibi egzotik parçacıklar atom altıdır, çünkü atomlardan daha küçüktürler, ancak bunların evrendeki görünür yapıları oluşturan atomların bir parçası olmadığını hatırlamakta fayda var.
Atom altı parçacıklar o kadar çoktur ve çeşitlilik gösterir ki fizikçiler "parçacık hayvanat bahçesi" terimini tanımlamak için kullanırlar. Leptonlar alanında 3 tip elektron - elektron, müon ve tau - 3 nötrino türü ve bunların antipartikülleri 12 leptondur. Bilinen dört ayar bozonu vardır - foton, W ve Z bozonları ve gluon. Neredeyse kesin olarak var olan ancak henüz gözlemlenmemiş olan iki ilave koza Higgs bozonu ve gravitonu dahildir. Bu, toplam temel parçacıkları 18'e getirir. Yukarı, aşağı, aşağı, yukarı, tuhaf ve çekicilik kuarklarını ve bunların antiklerini ekleyin ve 30 temel, atom altı parçacıklara sahipsiniz.
Ancak, hepsi bu kadar değil. Bir proton veya nötronun üç kuarktan oluştuğunu hatırlayabilirsiniz. Bunlar arasında yukarı ya da aşağı kuarklardan ikisi ve kalan kuarklardan biri atomun çekirdeğindeki gluonlarla birbirine yapışmış. Ancak, bu mümkün olan tek kuark konfigürasyonu değil - sadece en kararlısı. Eğer bir şekilde temel parçacıkları istediğin şekilde alıp rastgele konfigürasyonlarda birleştirebilirsen, binlerce yeni atom altı parçacık yaratabilirsin.
Bu atom altı parçacıkların yüzlerce tanesi parçacık hızlandırıcı deneylerinde gözlendi. Sadece iki kuark içeren mezonları ve üç benzer proton ve nötron içeren hadronları içerir. Ayrıca sözde kabarcıklar veya gluonyum denilen, gluonlardan başka hiçbir şeyden oluşan atom altı parçacıklar ve dört kuarktan oluşacak olan bir atom altı parçacık türü olan şüpheli tetrakark da vardır. Pentaquarks ve ötesi var mı? Belki öyleyse, ama onları bulmak için şu anki gücümüzün çok üstünde bir deney cihazı gerekir.
