标准模型

费米子是连接在一起的粒子，构成了我们看到的所有 "物质"。质子和中子就是费米子组的例子。费米子有一些属性，如电荷和质量，这在日常生活中是可以看到的。它们还具有其他属性，如自旋、弱电荷、超电荷和色电荷，其效应通常不在日常生活中出现。这些属性被赋予数字，称为量子数。

费米子是自旋数等于一个奇数、正数乘以一半的粒子。1/2、3/2、5/2，等等。我们说费米子有 "一半的整数自旋"。

关于费米子的一个重要事实是，它们遵循一个叫做泡利排除原理的规则。这条规则说，没有两个费米子可以同时出现在同一个 "地方"，因为原子中没有两个费米子可以同时拥有相同的量子数。费米子还遵守一种叫做费米-狄拉克统计的理论。费米子 "这个词是为了纪念物理学家恩里科-费米。

有12种不同类型的费米子。每种类型被称为一种 "味道"。它们的名称是

• 夸克--上、下、奇、魅、顶、底
• 轻子--电子、缪子、陶氏、电子中微子、缪子中微子、陶氏中微子。电子是最著名的轻子。

夸克被分组为三对。每一对被称为 "一代"。每对夸克中的第一个夸克的电荷是2/3，第二个夸克的电荷是-1/3。三种中微子的电荷为0，电子、μ子和陶氏的电荷为-1。

物质是由原子组成的，而原子是由电子、质子和中子组成。质子和中子是由上下夸克组成的。你可以找到一个轻子本身，但你永远无法单独找到夸克。这是因为夸克是由颜色力固定在一起的。

玻色子是标准模型中的第二类基本粒子。所有玻色子都有一个整数的自旋（1、2、3等），因此许多玻色子可以同时出现在同一个地方。有两种类型的玻色子，规整玻色子和希格斯玻色子。表征玻色子是使自然界的基本力量成为可能的原因。(我们还不确定引力是否通过规整玻色子发挥作用。)每一种作用于费米子的力都是因为规整玻色子在费米子之间运动，携带着这种力。玻色子遵循一种叫做玻色-爱因斯坦统计的理论。玻色子 "这个词是为了纪念印度物理学家萨蒂安德拉-纳特-玻色。

标准模型说，有。

• 12个费米子，每个都有自己的反粒子。
• 12个规整玻色子。8种胶子，光子，W⁺ ，W^- ，和Z。

这些粒子都已在自然界或实验室中被看到。该模型还预测有一个希格斯玻色子。该模型说，费米子有质量（它们不只是纯能量），因为希格斯玻色子在它们之间来回穿梭。希格斯玻色子被认为是在2012年7月4日被发现的。它是赋予其他粒子质量的粒子。

自然界有四种基本的已知力量。这些力影响费米子，并由这些费米子之间的玻色子携带。标准模型解释了这四种力中的三种。

• 强力。这种力将夸克固定在一起，形成质子和中子等强子。强力是由胶子携带的。夸克、强力和胶子的理论被称为量子色动力学（QCD）。
• 剩余的强力将质子和中子固定在一起，构成每个原子的原子核。这种力由介子携带，介子由两个夸克组成。
• 弱力。这种力可以改变费米子的味道并导致β衰变。弱力是由三个规整玻色子承载的。W⁺ ，W^- ，以及Z玻色子。
• 电磁力。这种力解释了电、磁和其他电磁波，包括光。这种力是由光子携带的。电子、光子和电磁力的综合理论被称为量子电动力学。
• 重力。这是唯一没有被SM解释的基本力。它可能是由一种叫做引力子的粒子承载的。物理学家正在寻找引力子，但他们还没有找到它。

强力和弱力只在原子核内看到。它们只在非常微小的距离上起作用：距离大约是一个质子的宽度那么远。电磁力和引力在任何距离上都起作用，但这些力的强度随着受影响物体的距离变远而下降。力量随着受影响物体之间距离的平方而下降：例如，如果两个物体之间的距离变成两倍，它们之间的引力就会减少四倍（2² = 4）。

标准模型没有成为一个万物理论。它不包括广义相对论所描述的完整的引力理论，也没有说明宇宙的加速膨胀（可能由暗能量描述）。该模型不包含任何具有观测宇宙学中观察到的所有属性的暗物质粒子。SM被认为在理论上是自洽的。它在实验预测方面表现出巨大的和持续的成功，但它确实留下了一些无法解释的东西。