素粒子と基本粒子の決定的な違いは、素粒子が物質の基本的な構成要素であるのに対し、基本粒子は宇宙を構成する最も小さな構成要素であることだ。

私たちはよく、素粒子と基本粒子という言葉を同義語として使っています。しかし、素粒子と基本粒子には違いがあります。素粒子という言葉は主にクォークに対して使われるのに対し、基本粒子という言葉は、知られている最小の粒子すべてに対して使われるからです。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 素粒子とは 3. 素粒子とは 4. 横並び比較-素粒子と基本粒子の表形式 5. まとめ

基本粒子は何ですか？

素粒子（クォーク）は、基本粒子の主要なクラスであり、物質の基本的な構成要素である。一般に、これらの粒子は強い核反応によって相互作用し、クォークの組み合わせを形成する。これらの組み合わせをハドロンと呼ぶことができる。しかし、孤立したクォークは、現在のところ我々の宇宙には存在しない。したがって、この宇宙に存在するすべてのクォークは、何らかの形をしたハドロンであると言うのが妥当である。(最も一般的で知られているハドロンの種類は、陽子と中性子である）。

図01：Quark

また、クォーク粒子には、バリオン数という内部特性があります。さらに、素粒子が関与する反応では、この性質をバリオン数保存と呼びます。

これに加えて、クォーク粒子にはフレーバーと呼ばれる別の性質があります。粒子のフレーバーを示すために割り当てられた数字があり、フレーバーナンバーと呼ばれています。これらのフレーバーは、アッパー（U）、ライト（D）、オッド（S）などと呼ばれています。アップクォークのアップ度は+1、奇数度と低次度は0である。

素粒子は何ですか？

素粒子は、下部構造を持たない素粒子である。つまり、この粒子はそれ以上他の粒子に分割することができないのです。主な素粒子にはフェルミオン（物質型と反物質型の両方）とボゾンがある。2つ以上の素粒子を含む粒子がある場合、それを複合粒子と呼ぶことができる。すべての素粒子はボソンかフェルミオンのいずれかである。

図2：素粒子

ボソンとは、整数のスピンを持つ素粒子のことである。これらの粒子は、気泡非互換性の原則の対象外である。さらに、ボース・アインシュタイン統計でボソン粒子のエネルギー分布を記述することができる。

フェルミオンとは、半整数のスピンを持つ素粒子の一種である。したがって、これらの粒子は気泡非互換性の原理によって結合されている。ボソンとは異なり、2つのフェルミオンは同時に同じ量子状態を占めることはできない。複数のフェルミオンが同じ空間確率分布を持つ場合、少なくとも各フェルミオンが持つスピンは異なっている。さらに、フェルミオンとは、物質を構成する粒子である。

基本粒子と素粒子の違い

素粒子との決定的な違いは、素粒子がクォークや物質の基本構成要素であるのに対して、素粒子は宇宙で知られている最小の構成要素であることです。素粒子はクォークであり、素粒子はボソンまたはフェルミオンである。

また、素粒子には色の電荷があるが、基本粒子には色の電荷があるかないかの違いがある。

次のインフォグラフィックは、この2つの粒子を並べて比較することで、素粒子と基本粒子の区別を容易にするものです。

概要 - 基本粒子 vs. 素粒子

素粒子と基本粒子は同義語として使われることが多いが、素粒子と基本粒子には違いがある。素粒子との決定的な違いは、素粒子は物質の基本構成要素であるクォークであり、素粒子は宇宙で最も小さい構成要素であることが知られていることです。

引用

1 「Quark」、ウィキペディア、ウィキメディア財団、2020年8月10日、こちらから入手できます。