亚原子粒子随时间推移:1952-2015 年档案馆图形

在《大众科学》五月刊中,一位熟悉的朋友再次出现:基本粒子图表。这些粒子——费米子(包括物质的组成部分,如电子和夸克)和玻色子(通常是力的载体)——是粒子物理学标准模型的核心。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


《大众科学》五月刊中,一位熟悉的朋友再次出现:一张基本粒子图表。这些粒子——费米子(包括物质的组成部分,如电子和夸克)和玻色子(通常是力的载体)——是粒子物理学标准模型的核心。以表格形式可视化它们已成为本杂志的一个传统,作为向读者介绍有关该主题文章中的角色阵容,并为理论化和新描述的粒子提供背景的一种方式。

以下是我最喜欢的来自《大众科学》档案馆的粒子动物园表格的时间顺序系列,从 1952 年的综合粒子列表开始,演变为 1970 年代及以后的发现驱动的标准模型分类。变化反映了粒子物理学知识随时间推移的变化状态,表格所附完整文章所涉及的不同主题,以及美学趋势(受当时可用的渲染和印刷生产工具的影响)。


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截至 1951 年 12 月已知的所有粒子,包括基本粒子,如电子,复合粒子,包括质子和中子(每个都由夸克组成),以及理论粒子,如引力子(尚未得到证实):来自 Robert E. Marshak 在 《大众科学》 1952 年 1 月刊上发表的“粒子的多样性”。图形作者:Sara Love

图形作者:Sara Love

1957 年的三十个粒子:来自 Geoffrey F. Chew、Murray Gell-Mann 和 Arthur H. Rosenfeld 在 《大众科学》 1964 年 2 月刊上发表的“强相互作用粒子”。图形作者:Joan Starwood

图形作者:Joan Starwood

亚原子粒子(顶部)和夸克假设(底部):来自 Sidney D. Drell 在 《大众科学》 1975 年 6 月刊上发表的“电子-正电子湮灭和新粒子”。图形作者:George V. Kelvin

图形作者:George V. Kelvin

基本粒子相互作用的标准模型:来自 Gerard’t Hooft 在 《大众科学》 1980 年 6 月刊上发表的“基本粒子之间力的规范理论”。图形作者:Gabor Kiss

图形作者:Gabor Kiss

轻子和夸克(顶部)和自然界的三种力(底部):来自 Howard Georgi 在 《大众科学》 1981 年 4 月刊上发表的“基本粒子和力的统一理论”。图形作者:Gabor Kiss

图形作者:Gabor Kiss

超对称性假设对于每个普通粒子都存在一个“超伴子”:来自 Howard E. Haber 和 Gordon L. Kane 在 《大众科学》 1986 年 6 月刊上发表的“自然界是超对称的吗?”。图形作者:Gabor Kiss

图形作者:Gabor Kiss

基本粒子的三个族:来自 Gary J. Feldman 和 Jack Steinberger 在 《大众科学》 1991 年 2 月刊上发表的“物质族的数量”。图形作者:Ian Worpole

图形作者:Ian Worpole

标准模型的角色:来自 Tony M. Liss 和 Paul L. Tipton 在 《大众科学》 1997 年 9 月刊上发表的“顶夸克的发现”。图形作者:Michael Goodman

图形作者:Michael Goodman

标准模型粒子的质量:来自 Gordon Kane 在 《大众科学》 2005 年 7 月刊上发表的“质量的奥秘”。图形作者:Bryan Christie Design

图形作者:Bryan Christie Design

粒子物理学的基本原理:来自 Chris Quigg 在 《大众科学》 2008 年 2 月刊上发表的“粒子物理学即将到来的革命”。图形作者:SlimFilms

图形作者:SlimFilms

要了解有关粒子物理学标准模型的前提和问题的更多信息,请参阅 CERN(欧洲核子研究组织)网站、Gordon Kane 的“超越标准模型的物理学黎明”《大众科学》,2006 年 1 月)以及 Harry Cliff 的“希格斯诺贝尔奖会是粒子物理学的终结吗?”(2013 年 10 月)。

Jen Christiansen《构建科学图形:通过图表和可视化传达科学的图解指南》(CRC Press)一书的作者,也是《大众科学》的高级图形编辑,她在那里艺术指导和制作图解说明图和数据可视化。1996 年,她在纽约市《大众科学》开始了她的出版事业。随后,她搬到华盛顿特区,加入《国家地理》的工作人员(最初是助理艺术总监兼研究员的混合职位,然后是设计师),花了四年时间担任自由科学传播者,并于 2007 年返回《大众科学》。Christiansen 演讲和撰写的主题范围很广,从调和她对艺术和科学的热爱,到她寻求更多了解 Joy Division 专辑《Unknown Pleasures》封面上的脉冲星图表。她拥有加州大学圣克鲁兹分校的科学传播研究生证书,以及史密斯学院的地质学和工作室艺术学士学位。在 Bluesky 上关注 Christiansen @jenchristiansen.com

更多作者:Jen Christiansen
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