构成宇宙万物的基本粒子有多少种，是一种还是多种？ - 子乾 的回答

假设只有一种基本粒子，它怎么靠自己生成宇宙万物？假设基本粒子有多种，那么谁规定了数量？

物理学, 量子物理, 基本粒子, 粒子物理学

根据目前粒子物理标准模型，（暂时认为的）基本粒子一共有 61 种，如下图所示：

粒子物理标准模型中的粒子

（关于基本粒子的问题在下面的回答中已经说过：

此处的回答和上面答案类似）

在上面的图中，基本粒子被分成四个部分：

• 夸克（Quark） ：自旋是1/2，费米子，参与强相互作用、弱相互作用以及电磁相互作用；夸克有三代，每一代有两味夸克，一共六味夸克，分别是：上夸克、下夸克、粲夸克、奇异夸克、顶夸克以及底夸克；每一味夸克有三个内部自由度，称之为颜色。因此夸克是色香味俱全的。（注意，此处的味和色并不是生活中的概念，而是为了描述夸克的自由度而人为的引入的概念，和生活中的味道颜色没有任何关系）。当然每个夸克都有对应的反粒子，因此夸克一共有： 。
• 轻子（Lepton） ：自旋1/2，费米子，参与弱相互作用与电磁相互作用，不参与强相互作用。电子和中微子就属于轻子。与夸克一样，轻子也分为三代，每一代都由一个带电粒子和对应的中微子构成。比如电子和电子中微子就构成轻子的第一代，不过轻子没有颜色自由度，同样考虑反粒子，轻子一共有 种。
• 规范玻色子(Gauge Bosons) ：自旋1，玻色子，用于传递相互作用。电磁相互作用的传递粒子即是光子；弱相互作用的传递粒子有三个，分别是 、 玻色子；强相互作用的传递粒子称之为胶子，一共有八种。因此规范玻色子一共有 种。关于为什么是这个数量，请看此回答：

光子为啥只有一种，而不像胶子有多种？

• Higgs粒子 ：自旋0，玻色子，Higgs粒子与费米子有相互作用，通过自发对称性破缺机制赋予费米子质量。在规范场论中，费米子要求没有质量，但是实际实验结果表明，费米子都是有质量，比如电子的质量为 ，上夸克的质量大约为 ；另外，规范玻色子也要求是无质量的，对于光子来说确实如此，但是对于弱相互作用的三种传递粒子 、 玻色子，实验结果表明都是有质量的。为了解释这种现象，人为引入了Higgs机制，这种机制成功解释了上述现象，而Higgs粒子也在2012年在LHC上被发现。但是，我们目前对Higgs粒子的性质知之甚少，目前也不确定是不是基本粒子，目前由高能所积极推进的CEPC（环形正负电子对撞机）计划第一期工程就是想打造Higgs工厂，通过产生大量Higgs粒子，对Higgs的性质进行精确测量，同时寻找超出标准模型的迹象。关于自发对称性破缺请看此回答：

对称性破缺到底是什么意思，能用简单的的例子解释一下吗？

因此，基本粒子种类一共61种。不过还有一个未证实的粒子，即“引力子”，是假设的粒子，用于传递引力相互作用。

通过以上说明可以发现，基本粒子可以分为三类：

• 构成物质的费米子，包括夸克和轻子。夸克可通过强相互作用形成重子和介子，重子中质子和中子可以构成原子核，原子核也是费米子，原子核和电子可以构成原子，进而组成我们看到的世界。费米子能有这种作用，还有一个原因是 泡利不相容原理 ，即两个费米子不能处于相同的状态，因此大量的费米子才能构成宏观上有体积的物体，而对于玻色子就没有这种限制，因此玻色子是可以重叠在一起的，进而就无法构成宏观的世界；
• 传递相互作用的规范玻色子，用于在费米子之间传递相互作用力。光子是我们最熟悉的一种规范玻色子。
• 赋予基本粒子质量的Higgs粒子。虽然基本粒子的质量来自于Higgs粒子，但是宇宙可见质量的主要来源确实强相互作用。有意思的是，这两种来源均是通过对称性自发破缺机制实现的。具体可参考这篇文章：

当然，以上（除了引力子）的基本粒子都已经是被实验证实的，属于粒子物理标准模型的基本粒子。但是我们知道，标准模型是有问题的，有一些实验现象是与标准模型不相符的，比如标准模型中的中微子是没有质量的，而实验（比如大亚湾中微子实验）结果显示中微子是有质量的，但是非常小；大家相信目前的标准模型只是一个更大的模型的低能近似，不断尝试各种大一统模型，其中 超对称（Super Symmetry，SUSY） 就是一种，在这个模型中，每一个基本粒子都有对应的超对称伴随粒子，玻色子的伴随粒子是费米子，费米子的伴随粒子是玻色子：

标准模型与超对称粒子

但是目前实验上并没有发现这些粒子，而且越来越渺茫。

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知乎用户:

现代物理发展到底有多恐怖。。。
现在中国高中学习的是几个世纪前的物理知识吧。有关量子的知识仅仅涉及了几个单元。 (28 赞)

迅速而不慌乱 -> 乌云典当行: 也就是这两个世纪

汉阳树 -> 乌云典当行: 那你可以看看高中数学，除了几个浅尝辄止的数学工具（微分，虚数等），其余的更是好几个世纪前的。而且一百年前的物理成果容易被定性的了解，一百年前的数学成果你都很难通俗的说它说了什么 (7 赞)

Sakura -> 乌云典当行: 没错

Infinity -> 乌云典当行: 没办法，现在理论物理比实验物理超前太多了，做实验成本太高，技术条件受限.......现在的理论很多是连蒙带猜，还经常被实验打脸。高中“光的本性”那章算是量子物理建立前的发展史，也只能浅尝辄止。 (1 赞)

jjgggjbfgh: 有粒子周期表吗？ (13 赞)

知乎用户ZzY12Y:

曾经的原子物理期末考试题：一共有多少种基本粒子，请列举。
后来我们讨论了很久为什么是61，这个数字太违和，一定还有更本质的东西或者某种分类方式或者其它粒子我们没有发现。比如凑够64，感觉就容易接受一些。 (5 赞)

汪Yl -> 知乎用户ZzY12Y: 为什么64，凑整2的6次方，上帝不研究计算机科学 (4 赞)

听竹喧 -> 汪Yl: 因为八八六十四卦/滑稽 (2 赞)

良辰美景奈何天 -> 知乎用户ZzY12Y: 也可能因为只推（瞎）测（蒙）到第61种。。。

衰变的锝 -> 知乎用户ZzY12Y: 光子没有反粒子

Mao MD -> 知乎用户ZzY12Y: 那以后找到65种是不是要删掉一种 (3 赞)

妖风飞沙 -> 知乎用户ZzY12Y: 幸好不是42[捂脸]

知乎用户71X4dC: 所说的六十多种基本粒子，其实没这么多！因为有不少所谓的基本粒子，其实只是一种临时的复合体，寿命极短，严格说不能算作基本粒子。基本粒子只有五大类：第一类光子，第二类电磁素子，形成电磁场的成份。第三类引力子，第四类反引力子,第五类凝聚能型(静能型),产生强凝聚力，核力的成份，也是质子中子各种介子的组织结构成份。光子有225种结构，电磁素子有2700种结构，引力子有900种结构，反引力子和凝聚能型都有225种 (9 赞)

longlongago: 谢谢答主，但貌似搞错我问题中“基本粒子”的含义了。我想问的是究竟有没有所谓的构成宇宙万物的最基本的粒子。不是问已经发现的基本粒子有多少种。 (4 赞)

地卫一 -> longlongago: 那就是弦咯 (4 赞)

龙龙龙龙 -> 地卫一: 弦论也只是一种比较有力的猜测吧。作为一个民科（手动狗头）我觉得宇宙中最基本的构成是空间结节（自己取的名字）（狗头 * 2） (1 赞)

qwert -> 龙龙龙龙: 饶了我吧

百善孝为先 -> longlongago: 不是，我寻思这不就是构成宇宙万物的最基本粒子吗？因为目前的实验中没有发现上述基本粒子可再分。不是所有粒子都由同一种基本粒子构成的，就像你高中学的那样，仿佛原子是基本粒子一样，所有物体都可以说由原子构成，这现在就不正确了呀。

xi洗具具: 给答主赞一个(:зゝ∠) (3 赞)

从开始暖到结尾 -> xi洗具具: 这是杠精日常，习惯就好

xi洗具具 -> 从开始暖到结尾: 其实是民科日常：“你说的不是我想听的，是官科那一套，你就是被官科洗脑了。” (1 赞)

知乎用户GxN1x0 -> xi洗具具: 官科是什么

xi洗具具 -> 知乎用户GxN1x0: 😂民科提出的词汇，就是他们所谓的“官方科学家”，其实就是正经搞科研的，在学校研究所等等

知乎用户GxN1x0 -> xi洗具具: 嗯嗯嗯，谢谢

刀截剑: 会不会继续往下分后发现这些只是一种粒子的排列组合 (6 赞)

知乎用户 -> 刀截剑: 这就是弦理论的内容了。拆到最后全部都是一根一根的弦 (1 赞)

乐安逸11: 我记得有个把周易和量子力学联系在一起的论文，说是有八八六十四个。 (1 赞)

奔巴波 -> 乐安逸11: 。。。 (1 赞)

Kevin -> 乐安逸11: 基本粒子是不是应该是 太极 。 因为 太极生两仪、两仪生四象、四象生八卦。（手动狗头） (1 赞)

知乎用户GxN1x0 -> 乐安逸11: 夸克和反夸克卦象也有相反的，世界应无而生，分阴阳，由无而生粒子和他的反粒子，然后组合，成万物，为什么这样想喃，因为所有的科学神学不论什么学什么什么的，都离不开思维，都是在同一个文库里提取的思维，突破不出去的

唯明: 基本粒子的实质在哪里？或者说在物理测量如何界定是不是基本粒子？

longlongago -> 唯明: 我的理解是就是这个东西（姑且这么说）不是被产生的，却能产生万物。但是这就有问题，如果不是被产生的，那它出现的“因”是什么？

唯明 -> longlongago: 因果律是一种逻辑，不是必然？

longlongago -> 唯明: 应该承认因果的必然性，否则科学研究会出现问题。如果没有因就有果的话，那么这个“果”可以无限循环复制下去不会停止，因为产生它不需要原因。这不合理，所以必须承认因果。

江文杰 -> 唯明: 最后归结到混沌未知说不清。这才是宇宙产生的本源

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