解读神秘的微观世界，微观粒子到底是什么东西？

物质的基石，即粒子，是科学视野中物质最微小且基本的构成单元，它们是万千物体的微观基础。即便个体微小，它们依旧是构成各种物质的不可或缺的成分。粒子的存在与尺度无关，即便是极其微观的尺度，它们依然保持物质的特性。

迄今为止，高倍率的电子显微镜依旧无法触及其尺度。1858年，德国的科学家普吕克进行了一项开拓性的实验。

普吕克首先将一个玻璃试管内的气体排至极其稀薄，随后在其两端装配电极，并施加高达数千伏特的电压。他注意到在阴极对面的试管壁上显现出绿色的辉光，尽管并未观察到有任何物质从阴极射出。关于这绿色辉光的本质，科学界众说纷纭，主要分为两派观点：或是粒子，或是电磁波。

在此基础上，科学家赫兹进一步了实验。他将该试管置于一个磁场之中，并发现绿色辉光发生偏折，但未给出解释。1897年，英国剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫·约翰·汤姆森复现了赫兹的实验。他将涂覆硫化锌的玻璃片置于阴极射线的路径上，结果观察到玻璃片发出闪光，表明硫化锌可以追踪阴极射线的移动轨迹。

汤姆森在路径上施加电场或磁场，并观察到轨迹的偏折，由此推断出阴极射线携带负电的粒子。进一步地，他通过同时施加电场与磁场，调节其强度，使阴极射线保持直线移动，由此计算出粒子的速度，并通过偏折度量了其荷质比。

汤姆森测量得到的荷质比远大于氢原子的荷质比，表明这是一种全新的粒子。1897年4月，汤姆生发表报告《阴极射线》，宣布发现了比原子更微小的粒子——电子，并揭示了电子的性质。电子的发现开启了微观世界的新篇章。

随后，在1932年，J.查德威克通过α粒子轰击原子核的实验中发现了中子。人们逐渐认识到原子核由质子与中子组成，这两者最初被统称为基本粒子。然而，到了60年代初，基本粒子的种类已增至近百种，而随着加速器能量的提升，预计还将有更多粒子被发现。原本希望基本粒子的研究能够勾勒出一个简单的物质世界图景，然而结果却出乎意料，基本粒子的种类甚至超过了化学元素，并且某些粒子表现出明显的内部结构，因此它们不再被称为基本粒子，而改称为粒子。

由此，粒子物理学诞生，专门研究粒子。1970年代，科学家们为了统一描述宇宙中的四种基本力——强力、弱力、电磁力和引力，构建了标准模型，基于粒子的质量和相互作用强度对粒子进行了系统化分类。

现今的粒子主要分为两类：构成物质的费米子和传递力的玻色子。规范玻色子包含四种：光子（传递电磁力）、引力子（传递引力）、胶子（传递核强力）、弱玻色子（传递弱力），以及赋予所有粒子质量的希格斯玻色子，有时也被称为“上帝粒子”。

费米子则遵循费米-狄拉克统计，是角动量量子数为半奇数（如1/2、3/2等）的粒子。费米子受泡利不相容原理的限制，即不可能有两个以上的费米子处于相同的量子态。根据标准理论，费米子由基本的费米子构成，后者不能再被分解为更小的粒子。

基本的费米子分为两类：夸克和轻子。这两类基本费米子又可细分为24种“味”（即属性），包括12种夸克和12种轻子，每种都有其对应的反粒子。物质宇宙便是由这些物质性的费米子和传递力的玻色子共同构成。

为了将宇宙中的四种基本力统一起来，科学家们进一步提出了弦论。弦论认为自然界的基本单元并非传统意义上的电子、光子等粒子，而是一些极其微小的闭合弦。这些闭弦的不同振动和运动方式产生了各种基本粒子。然而，弦论目前仍是理论物理学中一个尚未得到证实的理论。

科学家们对于粒子的研究仍在深入进行，粒子的确切种类以及其他未知粒子的存在，仍待我们不断探索和发现。