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素粒子

高

よみ方

そりゅうし

英 語

elementary particle

説 明

物質を構成したり相互作用を媒介したりする、これ以上細かく分けられない最小単位の粒子(ただし量子力学で記述され粒子と波動の二重性を持つ)。素粒子はスピン角運動量の性質によってフェルミ粒子ボース粒子に分けられる。

素粒子の標準模型は、物質を構成するスピン量子数 $s=1/2$ の12種類のフェルミ粒子、力を媒介する $s=1$ の4種のゲージ粒子、および $s=0$ヒッグス粒子の計17種類の素粒子からなっている(図1)。物質を構成するフェルミ粒子は、アップ、ダウン、チャーム、ストレンジ、トップ、ボトムという6種類のクォークと、電子ミューオン(ミュー粒子)、タウ(タウ粒子)とそれらに随伴する3世代のニュートリノを合わせた6種類のレプトンとの計12種である。力を媒介するゲージ粒子は、強い力を媒介するグルーオン、電磁気力を媒介する光子、弱い力を媒介する2個のウィークボソン(WボソンZボソン)の4種である。ヒッグス粒子は自発的対称性の破れを起こし粒子に質量を与える。

標準模型に含まれるフェルミ粒子には粒子と反粒子の2種類がある。粒子と反粒子は理論的にはほぼ対等な存在であるが、我々の住む宇宙では粒子が反粒子に比べて圧倒的に多い。この非対称性はバリオン数生成問題と呼ばれ、未解決の問題である。
重力を媒介するゲージ粒子である重力子は未発見である。四つの力物質波も参照。

2025年01月15日更新

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    図1* 標準模型に含まれる素粒子の一覧。
    https://en.wikipedia.org/wiki/File:Standard_Model_of_Elementary_Particles.svg
    を参考にして制作。
    図2* 物質と原子、素粒子の関係