作者：一毫秒的永恒

在物理学的世界里，有着诸如中子、光子之类的粒子，当然，还有其他超越人们想象的粒子，它们有着不同的性质和大小，许多有着梦幻般的名字，比如超对称粒子和“上帝粒子”。今天笔者就来带领大家观赏一下那些“不可描述”的超酷粒子！

Higgs boson：希格斯玻色子

希格斯玻色子(Higgs boson) 是一种对科学非常重要的粒子，被称为“上帝粒子”(God particle)，被认为是给所有基本粒子提供质量的原因。1964 年，当时的科学家们很疑惑为什么有些粒子的质量比其他粒子更大，这些质量的来源是什么？彼得·希格斯(P.W.Higgs) 由此提出了希格斯机制。希格斯玻色子与所谓的希格斯场相关联，希格斯机制假定宇宙遍布着希格斯场，这两种物质( 场和玻色子，或粒子) 被认为与许多基本粒子的质量来源有关。许多科学家希望希格斯玻色子机制能够解开这一谜团，完成现有的描述已知粒子的物理学“标准模型”。2012 年，欧洲核子研究组织(CERN)在大型强子对撞机(LHC) 实验中确认发现了与希格斯玻色子性质一致的粒子，这一发现为标准模型提供了关键支持。目前，LHC 仍在持续收集数据，以进一步研究希格斯场和希格斯玻色子的性质。

大型强子对撞机实验中粒子碰撞后产生的径迹重建的可视化表示 | Credit: CERN

Neutrino：中微子

中微子是一类质量极小、几乎不与普通物质发生相互作用的亚原子粒子，通常以接近光速运动。事实上，任何时候都有数万亿个中微子穿过你的身体，但它们很少与正常物质发生作用，几乎不会产生可察觉的影响。太阳、宇宙射线以及地球内部的放射性衰变过程都会产生中微子。中微子也有对应的反粒子，称为反中微子；在特定条件下，中微子和反中微子可以发生湮灭。

在94 埃波长下拍摄的太阳耀斑爆发瞬间 | Credits: NASA/SDO/GSFC

Sparticle：超对称粒子

Sparticle 是“超对称粒子”的简称，来源于超对称理论。该理论假定，对于我们所知道的每一个粒子，都有一个我们尚未发现的姊妹粒子，即每种费米子都应有一种玻色子“拍档”( 费米子的超对称粒子)，反之亦然。例如电子的超对称伙伴是超电子(selectron)，夸克的伙伴是超夸克(squark)。

截至2026年，实验中尚未发现这些超对称粒子。为什么我们在宇宙中观察不到这些粒子呢？因为科学家们认为它们比正常的粒子重得多，而通常质量较大的不稳定粒子更容易迅速衰变。从本质上讲，它一制造出来就会迅速消失。创建这种粒子需要极高的能量，这种能量只在大爆炸后不久才存在，或许可以在大型粒子加速器( 如大型强子对撞机) 中创建。至于为什么超对称粒子如此之重，物理学家推测，宇宙中某些我们尚无法直接探测的隐秘区域，可能导致了超对称性的破缺。我们无法看到或触摸这些区域，只能通过其相互作用感受到它们的存在。

费米实验室的CDF(Collider Detector at Fermilab) 探测器 | Credit: Fermilab

Graviton：引力子

引力子(Graviton)，又称重力子，是量子引力理论中假想的一种粒子，被认为可能是引力相互作用的传递者。在量子场论的理论框架中，基本相互作用通常可以用粒子交换来描述。例如，电磁相互作用可由光子( 无质量粒子) 表现，这些粒子能够携带电磁力。由此，科学家们假想引力相互作用也可能由一种称为引力子的粒子介导。

然而，截至2026年，引力子尚未被实验探测到，其存在仍停留在理论假设阶段。由于其与物质的相互作用极其微弱，在现实物理条件下对单个引力子的直接探测被认为几乎不可行。例如，有研究指出：即使设想一个质量相当于木星、探测效率为100% 的探测器，将其放置在中子星附近的近轨道上，在最有利的条件下，预计每 10 年也只能探测到一个引力子。

引力波的艺术想象图 | Credit: NASA

Antimatter：反物质

反物质(Antimatter) 是由反粒子组成的物质形式，与普通物质相对应。当正反物质相遇时，双方就会相互湮灭抵消，发生爆炸并产生巨大能量(E=mc²)，这种反应具有极高的能量密度。科学家们认为，所有正常粒子都有其反物质粒子，它们的质量相同，但电性相反。例如正电子是反粒子，它跟通常所说的电子相比较，电量相等但电性相反。

雷暴产生反物质的概念艺术图 | Credits: NASA Goddard Space Flight Center

Quark：夸克

夸克(Quark)是由默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann)和乔治·茨威格(George Zweig)提出的一类参与强相互作用的基本粒子，也是构成质子和中子等强子的基本单元。夸克一词是盖尔曼取自詹姆斯·乔伊斯的小说《芬尼根的守灵夜》的词句：向麦克老人三呼夸克(Three quarks for Muster Mark)。夸克总以组合形式出现，因为将夸克结合在一起的力随着距离的增加而增加，因此将夸克相互剥离所需的能量极高，自由夸克从不存在于自然界中。目前已知的夸克共有六种，称为六种“味”，分别是上(u)、下(d)、奇(s)、粲©、底(b)和顶(t)。例如，质子由两个上夸克和一个下夸克组成，而中子则由两个下夸克和一个上夸克组成。上/下夸克的质量是所有夸克中最低的，较重的夸克会通过一个叫“粒子衰变”的过程迅速地变成上或下夸克。较重的夸克通常是不稳定的，所以奇、粲、顶及底夸克只能经由高能粒子的碰撞产生(例如宇宙射线及粒子加速器)并很快衰变。

大型强子对撞机上ALICE实验记录的一次铅核对撞事件的重建图像。
该实验旨在研究夸克-胶子等离子体，一种在大爆炸后瞬间存在的物质状态 | Credits: CERN