极简量子力学：一张看懂什么是玻色子、费米子、希格斯子

大家都知道，量子力学是现代物理学的核心，物理学家对宇宙中“极小构成”的 探索 一直延续至今。从分子、原子，到组成原子的质子、中子、电子，可能都是很多人所熟知的。

然而，随着各种名称怪异的夸克（上夸克，下夸克、顶夸克、奇夸克等），到中微子、玻色子的发现，还有2012年发现的希格斯玻色子，普通大众就开始云里雾里了，这都是些啥……

如果用非常简单的语言解释，可以概括为：这些粒子的分类和作用，其实是在解释微观量子是如何相互作用、如何黏在一起构成我们所看到的宏观世界的。

简单来说，基本粒子分为两大类，玻色子和费米子。

费米子是构成物质的基本粒子，遵循不相容原理。

玻色子（如光子）作为交换粒子，在粒子之间传来传去，负责产生相互作用力。

自然界中有12种费米子以及对应的反粒子，它们每四种为一代，一***分为三代：

要理解这些，需要了解粒子间的相互作用力，而现代物理学就是在统一这些力，完成“大一统”。

万有引力：几乎可以忽略不计 ； 粒子交换引力子产生引力。

电磁力：就是带电粒子间的相互作用，把原子约束在一起；是化学反应的基础。

量子电动力学（Quantum Electrodynamics，QED）是解释粒子间电磁作用的理论——粒子通过相互传递光子，来产生作用力。量子电动力学是20世纪40年代由费曼等物理学家创立的，费曼还发明了著名的“费曼图”把粒子间的这种相互作用力画了出来。

强相互作用力：束缚着原子核，也就是有质子和中子的部分，使原子核不至于因为电磁力互斥的作用四分五裂；

量子色动力学（Quantum Chromodynamics，QCD）解释了强相互作用力——当夸克互相交换胶子，就会产生强相互作用力。（这些粒子叫做胶子，也是因为他们把夸克黏在了一起）

弱相互作用力：一些放射现象的起因，也是在恒星内部发生原子合成的作用力之一。

弱相互作用力通过交换三种玻色子发挥作用，这个理论预言了希格斯玻色子的存在。

（2017年7月4日，欧洲和研究组织宣布发现了希格斯玻色子。这是继法拉第和麦克斯韦在150年前统一电磁力后，最重大的一次力的统一。）

如果说费米子构成物质，那么玻色子则负责产生它们之间的力：强相互作用力、电磁力和弱相互用力。这也就是基本粒子的标准模型。