粒子（物理学・科学における概念）

物理科学において粒子（英: particle）とは、体積、密度、質量などの物理的・化学的性質によって記述される、局所化された小さな物体を指します。この概念は、極めて小さな亜原子粒子から、原子や分子、さらには粉体や天体のような巨視的な対象まで、広範なスケールで適用されます。

物理学における定義と役割

物理学の文脈では、粒子は物質の構成単位や、場の理論における励起状態（光子など）を指します。力学においては、形状や大きさ、自転などの内部自由度を無視できる物体を質点と呼び、これを粒子として扱います。例えば、天体力学において地球を太陽の周りを公転する粒子として扱うことは、計算を単純化するための有効な理想化です。

分類と性質

粒子は、その組成や安定性によって分類されます。

• 素粒子：これ以上分割できない基本的な構成単位（例：クォーク、電子）。
• 複合粒子：複数の素粒子が相互作用によって結合したもの（例：陽子、中性子、原子核）。
• 安定性と崩壊：多くの粒子は放射線を放出するなどして崩壊しますが、電子やヘリウム4原子核のように崩壊しない、あるいは観測的に安定な粒子も存在します。

計算物理学とシミュレーション

計算物理学におけるN体シミュレーションは、重力などの条件下で多数の粒子がどのように相互作用し、運動するかを予測する手法です。宇宙論における銀河の形成や、流体力学の解析において不可欠なツールとなっています。

コロイドと微粒子

コロイド科学では、ある物質が別の物質の中に微視的に均一に分散している状態を扱います。分散相粒子の直径が約5から200ナノメートルの範囲にある場合、これらはコロイド粒子と呼ばれます。また、大気中に浮遊する固体や液体の粒子はエアロゾルと呼ばれ、環境科学において重要な研究対象となります。