大きさ
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直径 |
原子や分子 |
10-8cm |
原子核 |
10-12cm〜10-13cm |
素粒子 |
10-13cm〜10-16cm |
素粒子
- 物質は、6種類のクォークと6種類のレプトンからできている。
- 我々の身近にある原子を作る陽子や中性子は、3つのクォークからできている。
- 核力を担う中間子は、2つのクォークからできている。
- レプトンは、軽い順に、電子、ミュー粒子、タウ粒子の3種類がある。それぞれの粒子に対応する、ニュートリノがある。ニュートリノの質量は理論上0ではるが、0ではないという実験結果が得られている。
- 基本的な力は4種類しかないので、その力を伝える粒子も4種類ある。
強い力:8種のグルーオン
弱い力:3種のボゾン
電磁気力:光子
重力:重力子
http://blueox.uoregon.edu/~jimbrau/astr123/notes/chapter27.html
粒子 |
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|
電荷 |
スピン |
質量MeV |
平均寿命（秒） |
ゲージ粒子Gauge
Particle |
光子 |
photon |
γ |
0 |
1 |
0 |
安定 *電気・磁気の力を担う |
グルーオン |
gluon |
g |
0 |
1 |
0 |
*クォークを結びつける |
ウィークボソン |
|
W± |
±1 |
1 |
"80000" |
3×10-25 *弱い力を担う |
|
|
Z0 |
0 |
1 |
"91000" |
3×10-25 *弱い力を担う |
重力子 |
graviton |
|
|
|
|
*実験・観測による証拠はまだない |
レプトン
軽粒子 Lepton |
電子 |
electron |
e- |
-1 |
1/2 |
0.5 |
安定 *内部構造があるかもしれない（1997年） |
ミュー粒子 |
muon |
μ- |
-1 |
1/2 |
106 |
2×10-6
->
e- + νμ + νe' |
タウ粒子 |
tau |
τ- |
-1 |
1/2 |
"1777" |
3×10-13
*質量は電子の約3500倍、陽子の約2倍 |
電子ニュートリノ |
neutrino |
νe |
0 |
1/2 |
0 ? |
安定 |
ミューニュートリノ |
|
νμ |
0 |
1/2 |
0 ? |
安定 |
タウニュートリノ |
|
ντ |
0 |
1/2 |
0 ? |
安定 |
クォーク
quark *単体では存在しない「クォーク閉じこめ」 |
アップクォーク |
|
u |
2/3 |
1/2 |
5 |
|
チャームクォーク |
|
c |
2/3 |
1/2 |
"1,000" |
トップクォーク |
|
t |
2/3 |
1/2 |
"200000" |
ダウンクォーク |
|
d |
- 1/3 |
1/2 |
10 |
ストレンジクォーク |
|
s |
- 1/3 |
1/2 |
200 |
ボトムクォーク |
|
b |
- 1/3 |
1/2 |
"4000" |
中間子 Meson *核力を担う
*2つのクォークで、できている |
パイ中間子 |
pion |
π± |
±1 |
0 |
140 |
3×10-8 |
ud' |
|
|
π0 |
0 |
0 |
135 |
8×10-17 |
uu'-dd' |
イータ中間子 |
|
η |
0 |
0 |
547 |
5×10-19 |
uu',dd',ss' |
ケー中間子 |
kaon |
K± |
±1 |
0 |
494 |
1×10-8 |
us' |
|
|
K0 |
0 |
0 |
498 |
K0S : 9×10-10 |
ds' |
|
|
|
|
|
|
K0L : 5×10-8 |
|
バリオン
重粒子 Baryon *3つのクォークで、できている |
陽子 |
proton |
p |
1 |
1/2 |
938 |
安定（1033年以上） |
uud |
中性子 |
neutron |
n |
0 |
1/2 |
940 |
917秒
-> p + e-
+ νe'
ベータ崩壊 |
udd |
ラムダ粒子 |
lambda |
Λ |
0 |
1/2 |
"1116" |
3×10-10 |
uds |
シグマ粒子 |
|
Σ+ |
1 |
1/2 |
"1189" |
8×10-11 |
uus |
|
|
Σ0 |
0 |
1/2 |
"1193" |
7×10-20 |
uds |
|
|
Σ- |
-1 |
1/2 |
"1197" |
1×10-10 |
dds |
グザイ粒子 |
|
Ξ0 |
0 |
1/2 |
"1314" |
3×10-10 |
uss |
|
|
Ξ- |
-1 |
1/2 |
"1321" |
2×10-10 |
dss |
オメガ粒子 |
|
Ω- |
-1 |
1 1/2 |
"1672" |
8×10-11 |
sss |
感知する力
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粒子
|
性質
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電磁気
|
弱い力
|
強い力
|
重力
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|
クォーク
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陽子などを作る
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○
|
○
|
○
|
○
|
|
レプトン
|
電子など
|
○
|
○
|
|
○
|
|
光子
|
電磁気力を伝える
|
|
|
|
○
|
|
Wボゾン
|
弱い力を伝える
|
○
|
○
|
|
○
|
|
Zボゾン
|
弱い力を伝える
|
|
○
|
|
○
|
|
グルーオン
|
強い力を伝える
|
|
|
○
|
○
|
|
重力子
|
重力を伝える
|
|
|
|
○
|
|
ヒッグス粒子
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質量を生む
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|
○
|
|
○
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*ただし、電磁気力は荷電している場合のみである。
物質
すべての粒子は、質量・電荷・角運動量（スピン）を持つ。どうして？不思議！
ハドロン
中間子とバリオンをまとめてハドロンと呼ぶ。
ボース・フェルミ
ボース…スピンが整数…ゲージ粒子など…ボース-アインシュタイン統計にしたがう
フェルミ…スピンが整数でない…パウリの排他律
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