
粒子,指能够以自由状态存在的最小物质组分。最早发现的粒子是电子和质子,1932年又发现了中子,确认原子由电子、质子和中子组成,它们比起原子来是更为基本的物质组分,于是被称之为基本粒子。随着科学的进步,越来越多的粒子被发现,目前累积已超过几百种,且还有不断增多的趋势。这些粒子中有些迄今的实验尚未发现其有内部结构,有些则实验显示具有明显的内部结构。
粒子之间存在着四种相互作用,分别是强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用。其中,引力相互作用非常弱,可以忽略。通过这些相互作用,产生新粒子或发生粒子衰变等粒子转化现象。按照参与相互作用的性质,粒子可以被分成以下几类:规范粒子,即传递相互作用的媒介粒子;轻子,不直接参与强作用但可直接参与电磁作用和弱作用的粒子;强子,直接参与强作用,也参与电磁作用和弱作用的粒子。
强子又可进一步分为介子和重子,介子自旋为整数,重子自旋为半整数。强子的数目众多,其中大部分是通过强作用衰变的粒子,寿命极短,是不稳定的粒子,也称为共振态。
各种粒子分别有各自的内禀性质,包括质量m(静质量,以能量表示)、寿命τ(平均寿命,指静止系的平均寿命)、电荷Q(以质子的电荷为单位)、自旋J(以为单位)、宇称P、同位旋I、同位旋第3分量I3、重子数B、轻子数Le、Lr、奇异数S、粲数C、底数d等等。
在现有实验的精度下,轻子的行为类似点粒子,没有显示出具有内部结构,而强子显示是复合粒子,具有一定的结构。按照现代粒子物理的观点,介子由一对正反夸克构成,重子由3个夸克构成,轻子和夸克属于同一层次。