按照参与基本相互作用的性质可以分为:
强子(Hadron) - 直接参与强相互作用的粒子,按照自旋量子数和重子数又可分为:
强子(Hadron)是一种亚原子粒子,所有受到强相互作用影响的亚原子粒子都被称为强子。按目前的物理理论强子是由夸克、反夸克和胶子组成的。胶子是量子色动力学中的力子,它将夸克连在一起,强子是这些连接的产物。
介子(Meson) - 自旋量子数为整数(0,1,2 ……)、重子数为0的强子
介子包括π介子,η介子和κ介子。介子的发现是从核力的研究开始的。两个荷电粒子间的力是由场引起的。从波粒二象性的观点,电磁场是光子。因此,两个荷电粒子之间的作用力是通过光子的交换来实现的。可以这样设想:第一个荷电粒子放出光子被第二个吸收,而第一个荷电粒子的作用和光子同时传到第二个粒子;第二个荷电粒子也放出光子被第一个吸收,如此继续下去。、把这种观点应用到核子之间的作用力上去,根据实验测得的核力强度,计算的结果表明,如果核力是由于核子之间交换粒子而产生的话,那么这种粒子的静止质量的大小约为电子静止质量的200到300倍。1947年从宇宙射线发现的π介子符合这种要求。
现在介子类包括带正负电的以及中性的π介子,带正负电的以及中性的κ介子,和近来才发现的η介子。介子类的基本粒子的静质量介于轻子和重子之间,所以取名为介子。
介子的自旋量子数为零。介子和重子都归属于强子。 重子(Baryon) - 自旋量子数为半奇数(1/2,3/2,5/2 ……)、重子数为+1或者-1的强子
自旋为h的半奇数倍的强子。它们的统计性质属费米子。最为熟悉的重子是质子和中子,其他还有Λ、Σ、Ξ、Ω等粒子,其质量均超过质子和中子,故又称超子。对于所有的重子可定义一个重子数B,重子的重子数为+1,反重子的重子数为-1。重子数在所有的相互作用下守恒,质子以外的其他重子最终都要衰变为质子, 从而保证了质子的稳定性。已发现的各种重子都是由3个夸克构成的 ,例如p=(uud),n=(udd),Λo=(uds),Σ+= (uus),Ξ-=(dss),Ω=(sss)等等;也发现存在第4种夸克的Λc+(udc)和Σc+(uuc)等粲重子的实验证据。
超子:20世纪40年代末,罗切斯特和布特勒等发现一批不速之客,一类是重介子,另一类是超子。
超子即比核子更重的重子,如Λ、Σ+、Σ0、Σ-等。它们奇怪在于以强相互作用产生,却通过弱相互作用衰变。由奇异夸克构成。质量超过核子(中子、质子)的各种重子。
其它很稀有和奇怪的强子。
由多于三个但单数的夸克或反夸克组成类似重子的强子。
由多于一对夸克-反夸克对组成的类似介子的强子。
完全由胶子组成的粒子。
轻子(Lepton) - 不直接参与强相互作用的粒子 (见《轻子》)
轻子就是不参与强相互作用的费米子,它们参与弱相互作用与电磁作用。它们的自旋为1/2。至今实验上还没有发现轻子有任何结构,所以通常被认为自然界最基本的粒子之一。
已经发现的轻子包括电子、μ子、τ子三种带一个单位负电荷的粒子,分别以e-、μ-、τ-表示,以及它们分别对应的电子中微子、μ子中微子、τ子中微子三重不带电的中微子,分别以νe、νμ、ντ表示。加上以上六种粒子各自的反粒子,共计12种轻子。
轻子是带有1/2自旋的粒子,不受强核力影响。轻子是基本粒子的一族,与波色子和夸克不同。
共有12种已知的轻子,当中3种是物质粒子(电子,渺子 和 陶子),3种是中微子,其馀6种都是它们的反粒子。所有已知带电轻子都可带有一正电荷或一负电荷,视乎他们是粒子还是反粒子。所有中微子和它们的反粒子都是电中性的。
规范玻色子(Boson) - 传递基本相互作用的媒介粒子(见《规范玻色子》)
胶子 - 强相互作用的媒介粒子,自旋为1,有8种
光子 - 电磁相互作用的媒介粒子,自旋为1,只有1种
W 及 Z 玻色子 - 弱相互作用的媒介粒子,自旋为1,有3种
引力子 - 引力相互作用的媒介粒子,自旋为2,只有1种
标准模型预言的另外一种玻色子——希格斯粒子(Higgs boson)不属于规范玻色子。
(见《规范玻色子--希格斯粒子》)
按照自旋量子数可以归入: 玻色子(Boson) - 自旋为整数(0,1,2 ……)的粒子
自旋为整数的粒子。不遵守泡利不相容原理。符合玻色-爱因斯坦统计:由全同玻色子组成的孤立系统,处于热平衡时,分布在能级εi的粒子数为,Ni=gi/(e^(α+βεi)-1) 。α为拉格朗日乘子、β=1/(kT),有体系温度,粒子密度和粒子质量决定。εi为能级i的能量,gi为能级的简并度。
在微观世界,有一类粒子称为玻色子,如光子、。。粒子、氢原子等它们具有整数自旋(0,1,……),它们的能量状态只能取不连续的量子态,但允许多个玻色子占有同一种状态
费米子(Fermion) - 自旋为半奇数(1/2,3/2,5/2 ……)的粒子
费米子(fermion):自旋为半整数的粒子。比如电子、质子、中子等以及其反粒子。它们符合泡利不相容原理,以及费米-狄拉克统计:由全同费米子组成的孤立系统,处于热平衡时,分布在能级εi的粒子数为,Ni=gi/(e^(α+βεi)+1) 。α为拉格朗日乘子、β=1/(kT),有体系温度,粒子密度和粒子质量决定。εi为能级i的能量,gi为能级的简并度。
按照衰变的性质可以分为:
稳定粒子 - 不能通过强相互作用衰变的粒子
共振态 - 可以通过强相互作用衰变的粒子
共振态是早先对寿命极短的一类强子的通称。在研究原子核的散射和反应过程中,往往会出现这样的一种“共振”现象:当入射粒子能量取某一确定值时,散射或反应的截面突然变大,截面随能量的变化曲线和力学中的共振曲线完全类似。用量子力学可以证明,这种共振现象的出现是由于在该能量附近,入射粒子与原子核结合成为一个亚稳复合核。经过一定时间后这亚稳复合核衰变为末态粒子。阿尔瓦雷斯把这类粒子称为共振态。共振态和稳定强子一样具有类似的量子数,诸如自旋、宇称、同位旋、奇异数和粲数等等,只是它可以通过强相互作用衰变。由于其寿命一般短到10-20s~10-24s,因此根据不确定原理,不稳定的粒自没有确定的质量,所以其质量的不确定度,即其宽度相当大,一般为几十到几百电子伏。
按照组成可以分为:
基本粒子
合成粒子