昨天我們聊了什么是最基本的問題，并簡單的引進了標準模型，如果你還沒看，趕緊猛戳《什么是“基本”？》。今天我們就仔細來說說我們的世界究竟是由哪些粒子構成的。
夸克和輕子
我們現(xiàn)在知道，世間萬物從星系、到山峰、再到分子都是由夸克和輕子構成的。但是，這并不是故事的全部。夸克和輕子以完全不同的方式運作，而且對于每一種粒子都有它們相應的反粒子。
物質和反物質
反物質的樣子和行為看起來都和它們對應的物質相同，除了它們擁有相反的電荷。比如，一個質子帶有正電荷，但是反質子就帶有負電荷。引力以相同的方式影響著物質和反物質因為引力并不帶電荷性質，物質和反物質也擁有相同的質量。
當物質和反物質相遇時，它們會湮滅變成能量，比如上圖中電子和正電子相遇湮滅成伽瑪射線。
友情提示：如果哪天你遇到一個反你，千萬不要碰他/她哦?。?！
什么是反物質？
等等！反物質？湮滅成能量？都是些什么，星際迷航么？
反物質的概念聽起來相當奇怪，因為我們看到的宇宙萬物都是由物質組成的。反物質好像是萬物的破壞者，只要跟被它們接觸就會發(fā)生湮滅。那么，到底什么是反物質，難道只是理論的產(chǎn)物？當然不是！科學家通過氣泡室就能拍攝到反物質的留下的痕跡。（在1953年 - 1970年間，氣泡室是一個重要的粒子探測器。）
氣泡室的磁場會使帶負電的粒子向左旋，帶正電的粒子向右旋。如果你仔細看上圖，你會發(fā)現(xiàn)有很多的電子和正電子對看似不知道從哪里就蹦出來，但其實他們是從光子的產(chǎn)物，光子并不會在云室留下痕跡。正電子（電子的反粒子）的行為模式與電子完全一樣，除了往不同方向旋轉。
如果反物質和物質完全一樣但是擁有相反的電荷，那么為什么宇宙中的物質遠遠多過反物質？那是因為........
好吧，其實我們并不知道答案。物理學家還在努力的尋找答案?；蛟S是跟電荷宇稱不守恒（CP不守恒）有關，之后我會專門再寫一篇關于CP不守恒如何解釋為何物質多于反物質。在這之前，我建議有興趣的同學先看看《關于反物質你可能想要知道的10件事》。
夸克（Quark）
在日常生活中，我們看見的所有東西都是由質子和中子構成的，而它們又是由更小的夸克組成的。
夸克總共有6種，但物理學家談起6種夸克時都會把他們分成3對：上(U)/下(D)，粲(C)/奇(S)，頂(T)/底(B)（這六種夸克都有它們各自對應的反夸克）。
質子和電子分別擁有整數(shù)的電荷，分別是+1和-1。而夸克有著非常不同的電荷，它們是分數(shù)的?？淇诉€帶有另外一種不同的荷性質，稱為色荷。我們之后會再提到。
夸克中最難捉摸的是頂夸克，在理論預言的20年后終于在1995年被發(fā)現(xiàn)。
強子、重子和介子
就像愛抱團的大象們，夸克也是群居的“物種”，它們從不單獨出現(xiàn)。由夸克構成的粒子統(tǒng)稱為強子（Hadron）。
盡管單個夸克擁有分數(shù)的電荷，但是他們構成的強子總有凈整數(shù)的電荷。另外，雖然夸克帶有色荷，但是強子的凈色荷為0.
強子又分為兩種：重子（Baryon）和介子（Meson）。重子是由三個夸克組成的，質子和中子都屬于重子。質子是由兩個上夸克和一個下夸克組成的；而中子是由一個上夸克和兩個下夸克組成的。介子則包含了一個夸克和一個反夸克。由于介子包含了正反夸克，因此它十分不穩(wěn)定。但是，有一種叫K介子的家伙活得比其它介子都長，后來發(fā)現(xiàn)了K介子是由奇夸克組成的，之所以叫“奇”夸克，是因為它奇怪的“長壽命”。
關于強子一個奇怪的性質是，組成它們的夸克只占了強子本身非常非常小的一部分質量。
好吧，再多說一句，這兩年，在加速器里科學家還找到了四夸克和五夸克！有興趣的同學可以戳《向麥克老人五呼夸克！》。
輕子（Lepton）
現(xiàn)在來說說另一種基本粒子——輕子。
剛才我們說過夸克有六種，其實輕子也有六種，自然界就是這么巧奪天工。輕子的其中三種帶有電荷而另外三種并沒有。它們看起來像個點，并沒有內(nèi)部結構。最廣為人知的輕子是電子(e)，另外兩種帶電的輕子分別是μ子和τ粒子，跟電子有一樣的性質，除了擁有更大的質量。不帶電的輕子也就是今年諾貝爾物理學獎的主角——中微子(ν)，與其它三種輕子相應，分別有電中微子、μ中微子，和τ中微子。一開始，物理學家認為中微子沒有質量，但是后來發(fā)現(xiàn)它們有非常小的質量。中微子神秘莫測，非常難探測到。
夸克是群居的粒子，而輕子則獨來獨往。當然啦，輕子們也都有反輕子哦，比如電子的反電子有個特別的名字叫正電子。
輕子衰變
輕子家族的兩個胖子μ和τ，我們并非從普通物質找到它們的。這是因為當它們產(chǎn)生的時候，會以極快的速度衰變，或者轉變成較輕的輕子。有時候τ輕子會衰變成一個夸克、一個反夸克和一個τ中微子。電子和其它三種中微子很穩(wěn)定，所以在生活中常見。
物理學家發(fā)現(xiàn)有有一些類型的輕子衰變有可能發(fā)生而另一些則不可能。為了解釋這個，他們把輕子歸類為三個家族：電子和電中微子，μ子和μ中微子，τ粒子和τ中微子。在衰變過程中，每個家族成員的數(shù)目必須是常數(shù)。（同一個家族的粒子和反粒子會互相抵消使他們的總量等于零。）
雖然輕子雖然獨來獨往，但是他們都對自己的家族非常忠誠！
中微子
中微子幾乎不和其它的粒子相互作用，從太陽輻射出的中微子幾乎都是直接穿過地球而不與地球上的任何一粒原子作用。下圖是在加拿大一個地下2100米的一個實驗室，利用重水來探測三種中微子，并解釋了太陽中微子的失蹤之謎。
中微子可以在不同的作用中產(chǎn)生，特別是在粒子衰變中。舉個例子，下面是一個在放射性原子核內(nèi)一個靜止的（零動量）中子，正蠢蠢欲動的準備衰變了。
步驟：（1）中子衰變釋放除了一個質子和一個電子。（2）根據(jù)動量守恒定理，衰變后的產(chǎn)物的總動量必須是零，但觀測到的質子和電子明顯不遵守（如果只有兩個兩個衰變產(chǎn)物，它們必須是背對背釋放出去）。（3）所以，物理學家預測有另一種粒子存在來保持事件動量的守恒。（4）其實在這個衰變過程中會放出一個反中微子。
在宇宙的早期，大量的中微子被創(chuàng)造，但它們幾乎不與其它物質作用，因此現(xiàn)在宇宙中遍布著中微子。
一張圖總結今天提到的基本粒子：
至此，我們已經(jīng)基本了解了構成世界物質的基本粒子，以及他們的一些簡單的性質。但是，你以為這就是全部？呵呵，事情才沒那么簡單，但是我準備留到以后再說。
預告：明天我們將會說到昨天提到的第二個問題：是什么把物質束縛在一起？
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