此粒子只有引力,没有电磁力、弱力和强力!这是暗物质粒子吗?


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此粒子只有引力,没有电磁力、弱力和强力!这是暗物质粒子吗?


暗物质看不见 , 摸不着 。 它们只参与引力 , 不参与电磁力 , 强力 , 和弱力 。 如果我们能找到一种粒子 , 和暗物质的属性一样 , 也仅参与引力 , 而不参与其他三种基本作用力 , 那么我们就有理由相信这种粒子可能就是暗物质粒子 。

标准模型已经预言了这样一种粒子的存在 , 这就是惰性中微子标准模型建立的逻辑十分简单 , 先找出组成世界万物的最小粒子 , 然后放到一个可以描述这些粒子之间相互作用的整体框架内 。
标准模型里的粒子之所以叫基本粒子 , 是因为这些粒子不可以再细分了 , 或者说 , 这些粒子内部的结构暂时还不知道 。

目前人类已经找到了61种基本粒子 , 如果去掉反物质和夸克的色荷 。 也就只剩17个基本粒子了 。 这下再分析标准模型就简单多了 。
这是17个基本粒子的标准模型 。

左边这12个基本粒子负责组成物质 , 右边这5个基本粒子虽然不形成物质 , 但是负责左边这12个粒子的相互作用和质量的形成 。
构成物质的基本粒子也叫费米子 , 传递力和形成质量的粒子也叫玻色子 。
在费米子中 , 上面六个是不同种类的夸克 , 夸克参与强力 , 弱力 , 电磁力和引力 。 所以 , 夸克也是为数不多 , 同时参与四种相互作用力的粒子 。
一般情况 , 3个夸克会通过胶子形成强力 , 然后捆绑在一起形成质子或者中子 。

中间是 电子 ,μ子 , τ子这三种基本粒子 , 电子质量最小 , τ子质量最大 , μ子质量介于中间 。 质量越大 , 越不稳定 , 寿命越短 。
μ子和τ子除了质量比电子大 , 其他性质和电子几乎一样 , 可以视为放大版的电子 。 它们都带电荷 , 只参与电磁力 , 弱力和引力 。
如果这三种基本粒子都不带电 , 那分别就变成了电中微子 , μ中微子 , τ中微子 。
中微子不带电 , 所以不参与电磁力 。 它只参与弱力和引力 , 不参与强力和电磁力 。
在这里有必要科普一下弱力 , 常见的弱力一般在β衰变中在元素周期表中 , 序号比较大的原子 , 核内的质子和中子数就比较多 。 往往越简单的事物越稳定 , 核子数一多 , 原子的结构就不稳定 。 所以原子核内的质子和中子就很容易互换身份 。

质子和中子都由夸克构成 , 身份互换也是由夸克的变化决定的 , 学术上叫“夸克味变” 。 这种变化由弱力引起 , 负责传递弱力的粒子就是W和Z玻色子
当核内质子变成中子 , 或者中子变成质子时 , 都会释放中微子 。 这是中微子唯一的来源 。 所以中微子都是由弱力释放出来的 。 现在先记住这个结论 , 下面要用到这个结论 。
现在咱们再整体分析一下这12种费米子 , 上面的夸克类 , 会参与四种基本作用力 。
中间的电子类 , 不参与强力 , 只参与其他三种力 。 下面的中微子类 , 除了强力和电磁力 , 只参与了弱力和引力 。

纵向对比一下 , 越往下的基本粒子 , 能参与的作用力越来越少 。
如果标准模型还能拓展出新的基本粒子 , 并且排列在中微子之下 , 那这些新的基本粒子是不是就只能参与引力了?

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