大家都知道，量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的核心，物理學(xué)家對(duì)宇宙中“極小構(gòu)成”的探索一直延續(xù)至今。從分子、原子，到組成原子的質(zhì)子、中子、電子，可能都是很多人所熟知的。

然而，隨著各種名稱怪異的夸克（上夸克，下夸克、頂夸克、奇夸克等），到中微子、玻色子的發(fā)現(xiàn)，還有2012年發(fā)現(xiàn)的希格斯玻色子，普通大眾就開始云里霧里了，這都是些啥……

如果用非常簡單的語言解釋，可以概括為：這些粒子的分類和作用，其實(shí)是在解釋微觀量子是如何相互作用、如何黏在一起構(gòu)成我們所看到的宏觀世界的。

基本粒子

簡單來說，基本粒子分為兩大類，玻色子和費(fèi)米子。

費(fèi)米子是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子，遵循不相容原理。

玻色子（如光子）作為交換粒子，在粒子之間傳來傳去，負(fù)責(zé)產(chǎn)生相互作用力。

自然界中有12種費(fèi)米子以及對(duì)應(yīng)的反粒子，它們每四種為一代，一共分為三代：

基本粒子分類，左邊費(fèi)米子，右邊玻色子

為什么要這么分類，搞這么復(fù)雜呢？

要理解這些，需要了解粒子間的相互作用力，而現(xiàn)代物理學(xué)就是在統(tǒng)一這些力，完成“大一統(tǒng)”。

四種作用力

萬有引力：幾乎可以忽略不計(jì)；粒子交換引力子產(chǎn)生引力。

電磁力：就是帶電粒子間的相互作用，把原子約束在一起；是化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)。

量子電動(dòng)力學(xué)（Quantum Electrodynamics，QED）是解釋粒子間電磁作用的理論——粒子通過相互傳遞光子，來產(chǎn)生作用力。量子電動(dòng)力學(xué)是20世紀(jì)40年代由費(fèi)曼等物理學(xué)家創(chuàng)立的，費(fèi)曼還發(fā)明了著名的“費(fèi)曼圖”把粒子間的這種相互作用力畫了出來。

費(fèi)曼的汽車，上面畫著費(fèi)曼圖

強(qiáng)相互作用力：束縛著原子核，也就是有質(zhì)子和中子的部分，使原子核不至于因?yàn)殡姶帕コ獾淖饔盟姆治辶眩?/strong>

量子色動(dòng)力學(xué)（Quantum Chromodynamics，QCD）解釋了強(qiáng)相互作用力——當(dāng)夸克互相交換膠子，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)相互作用力。（這些粒子叫做膠子，也是因?yàn)樗麄儼芽淇损ぴ诹艘黄穑?/p>

弱相互作用力：一些放射現(xiàn)象的起因，也是在恒星內(nèi)部發(fā)生原子合成的作用力之一。

弱相互作用力通過交換三種玻色子發(fā)揮作用，這個(gè)理論預(yù)言了希格斯玻色子的存在。

（2017年7月4日，歐洲和研究組織宣布發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子。這是繼法拉第和麥克斯韋在150年前統(tǒng)一電磁力后，最重大的一次力的統(tǒng)一。）

總結(jié)

如果說費(fèi)米子構(gòu)成物質(zhì)，那么玻色子則負(fù)責(zé)產(chǎn)生它們之間的力：強(qiáng)相互作用力、電磁力和弱相互用力。這也就是基本粒子的標(biāo)準(zhǔn)模型。

圖片來自《宇宙觀：一場跨越時(shí)空的宇宙探秘之旅》