지금까지 알려진 기본입자들Elementary Particles
네 가지 힘 전자기력, 약력, 강력, 중력 중 중력은 그 세기가 너무 약해서 실험적으로 관측 가능한 방법으로는 입자물리학의 예측을 변화시킬 수 없다. 입자물리학자들은 표준모형의 입자를 쿼크나 경입자, 즉 페르미온의 한 종류인 렙턴lepton(강한 상호작용을 하지 않고 전자기적 상호작용, 중력 상호작용, 약한 상호작에만 영향을 받는다)으로 분류한다. 쿼크는 강력의 작용을 받는 페르미온이다. 경입자는 강력의 작용을 받지 않는 페르미온이다. 전자와 중성미자는 경입자에 속한다. 렙턴은 ‘작음’과 ‘세밀함’을 듯하는 그리스어 렙토스leptos에서 유래했으며 전자가 너무 가벼운 것을 의미한다. 무척 가볍고 안정적인 쿼크와 경입자는 모두 묵직한 복사본을 갖는다. 우주선에서 처음 관측된 입자인 뮤온muon(전자와 비슷하나 전자보다 207배나 무거운 원자구성 입자로 수명이 약 2백만분의 1이다)이 전자의 묵직한 복사본임을 물리학자들이 처음 알았다. 1936년에 발견된 뮤온은 전자와 마찬가지로 음으로 대전되었지만 전자로 붕괴될 수 있다. 뮤온은 불안정한 입자이며 빠르게 전자로 그리고 두 개의 중성미자로 변환된다. 물리학자들은 그것이 존재하는 이유를 알지 못한다.
표준모형에서 같은 전하를 갖는 입자 집합은 세대generation 혹은 족family이며, 세 부류로 정리되는데, 1세대 입자에는 스핀이 왼쪽인 전자와 스핀이 오른쪽인 전자, 스핀이 왼쪽인 업쿼크up quark와 스핀이 오른쪽인 업쿼크, 스핀이 왼쪽인 다운쿼크down quark와 스핀이 오른쪽인 다운쿼크 그리고 스핀이 왼쪽인 중성미자가 포함된다. 1세대 입자는 원자를 구성하는 안정된 것들 모두에 들어있다. 2세대 입자와 3세대 입자는 붕괴되는 입자들에 포함되어 있고 보통의 알려진 물질에는 들어있지 않다. 이 입자들은 1세대 입자의 정확한 복사본이 아니다. 이 입자들은 1세대 입자와 동일한 전하를 갖지만 더 무겁다. 이것들은 고에너지 입자가속기에서만 만들어지며 그 존재 목적이 모호하다. 2세대 입자는 스핀이 왼쪽인 뮤온과 스핀이 오른쪽인 뮤온, 스핀이 왼쪽인 참쿼크charm quark와 스핀이 오른쪽인 참쿼크, 스핀이 왼쪽인 스트레인지쿼크strange quark와 스핀이 오른쪽인 스트레인지쿼크 그리고 안정적인 스핀이 왼쪽인 뮤온형 중성미자를 포함한다. 3세대 입자는 스핀이 왼쪽인 타우tau와 스핀이 오른쪽인 타우, 스핀이 왼쪽인 톱쿼크top quark와 스핀이 오른쪽인 톱쿼크, 스핀이 왼쪽인 보텀쿼크bottom quark와 스핀이 오른쪽인 보텀쿼크 그리고 스핀이 왼쪽인 타우형 중성미자를 포함한다. 각기 다른 세대에 들어있는 같은 전하를 갖는 입자들을 종종 특정 유형의 향flavor이라고 부른다.
겔만이 쿼크를 처음 제안할 당시 향이 셋이었지만 현재는 여섯 종류의 향이 있다. 3개의 업유형과 3개의 다운유형이 각 세대에 있는데, 업쿼크 외에 그와 같은 전하를 갖는 업유형의 쿼크로 참쿼크와 톱쿼크가 있다. 마찬가지로 다운쿼크, 스트레인지쿼크, 보텀쿼크는 다운유형의 쿼크들이다. 그리고 뮤온과 타우 경입자는 전자의 묵직한 형태이다. 무거운 향은 가벼운 향보다 훨씬 무겁다. 두 번째로 무거운 쿼크인 보텀쿼크는 1977년에 발견되었지만 가장 무거운 톱쿼크는 1995년에야 발견되었다.