标准模型中粒子的分类：μ介子为何变成μ子强子

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学习基本粒子物理学最令人困惑的事情之一就是掌握所有粒子的类别：费米子、玻色子、重子、介子、轻子等等。所以今天这篇文章，我们将了解这些类型的来源。
让我们先谈谈可以表征粒子的一些明显方法。首先，它们可以按质量分为大、中、小三类。其次，它们可以分为不同种类的自旋，比如说是自旋基本单位的整数倍或半整数倍。再次，它们还可以按电荷进行分类，粒子要么带有电荷，要么是中性的。最后，可以将粒子分类为是否可以感受到强力，这在历史上是很重要的。

过时的质量分类法现在让我们深入研究这些名称。在1940年代到1950年代，那时根据粒子的质量对粒子进行分类似乎很有意义。物理学家以中子和质子为标准，中子和质子的质量相差无几，在这时可以把它们当成一样的。
【标准模型中粒子的分类：μ介子为何变成μ子】有非常轻的电子和中微子，质量不超过质子质量的0.05% 。因为它是如此之小，所以这些粒子被称为轻子。相比之下，有些粒子的质量和质子相当，或者可能是质子质量的两倍，因为它们是粒子世界的胖子，所以它们被称为重子。最后，在轻子和重子之间有质量的粒子，它们的质量在大约10%到50%的质子范围内，这些粒子被称为介子，意思是介于两者之间。

现在，这种基于质量的分类是有道理的，但事实证明它是错误的。重子可以感受到强力，而轻子则没有。介子也能感受到强力，但μ介子除外，这是一个低质量的介子，感受不到强力。能感受到强力的粒子称为强子。在自旋方面，有整数自旋的粒子在印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色之后被称为玻色子，他开发了描述它们相互作用的数学，并与爱因斯坦联合发表了论文。费米子是具有半整数自旋的粒子，以恩科·费米的名字进行命名，他与保罗·狄拉克一起开创了描述它们的数学。重子和轻子都是费米子，而大多数介子是玻色子，然而μ介子又搞特殊了，它是费米子。
μ介子变成了μ子有了以上两个例外， μ介子成了基于质量分类的一种瑕疵。正是在1960年代，默里·盖尔曼和乔治·茨威格独立提出了一个关键的见解，使得澄清整个事情称为可能：他们意识到所有重子和大多数介子都是由夸克组成的。
夸克是自旋为1/2的费米子，自旋的方向可以向上或向下，因此他们可以有+1/2或-1/2的自旋。夸克可以感受到强力，而μ介子没有，那么很明显它属于轻子的范围而不是介子，于是μ介子变成了μ子。

所以现在我们已经准备好用正确的方法来表征粒子了。粒子的自旋可以区分费米子和玻色子。轻子不包含夸克，但强子包含夸克，介子和重子都是强子。介子包含一个夸克和一个反夸克，重子包含三个夸克。由于夸克的自旋为±1/2 ，因此介子的自旋为整数自旋：-1、0、+1 ，所以它们都是玻色子；而重子有三个夸克，所以它的自旋为半整数自旋：+3/2、+1/2、-1/2、-3/2 ，因此重子都是费米子。轻子不再包含更基本的粒子，有点像夸克但感觉不到强力，轻子是费米子。
有一些玻色子不携带夸克，它们是光子、W和Z玻色子、胶子和希格斯玻色子，它们都是介导力的粒子。

标准模型中粒子的分类：μ介子为何变成μ子

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