什么是基本粒子？

基本粒子介子 2017-09-08

　　作者：叶永烈

　　1981年9月8日，日本第一个获诺贝尔奖的理论物理学家汤川秀树逝世。1934年10月，他发现了介子——一种基本粒子。现在，我们就来了解一下什么是基本粒子。

　　人们常以“捡了芝麻，丢了西瓜”来比喻芝麻之小。可是，在物质的微观世界里，芝麻却简直大得无法比拟。芝麻由无数个细胞组成，细胞又由无数个分子组成，分子又由原子组成。

　　20世纪初，人们发现原子是由电子和原子核组成的。原子很小，原子核更是微乎其微。如果说，一个原子像一座10层高楼那样大的话，那么原子核只有一粒豆子那样小。而且，原子核还可以分成更小的“小不点儿”。

　　这些“小不点儿”都属于原子世界的“居民”，种类很多。起初，人们只发现了电子、光子、质子、中子四种。后来，又发现了正电子、中微子、介子、超子、变子等，统称为“基本粒子”。1972年，我国髙能物理研究所云南宇宙线观测站，在宇宙线中发现一种新的重质量荷电粒子。1974年秋，美籍华裔物理学家丁肇中教授为首的实验小组，发现一种新的重光子，命名为J粒子。在1979年，丁肇中再接再厉，又发现了一种新的重要的基本粒子——胶子。据统计，目前已发现的基本粒子近300种，而且还在不断发现之中。

　　在基本粒子的家族中，要算质子和中子比较大，它们的直径约为十万亿分之一厘米。别的基本粒子，就要小得多了。例如，1836个电子的总质量只相当于一个质子；而一个中微子或反中微子，只有一个电子质量的万分之一。有趣的是，光子的静止质量竟等于零。质量最大的是超子，超过质子质量的340倍，所以叫做“超子”。不过，超子的寿命很短，一般只能“活”一百亿分之一秒。介子的名称来源也很有趣，就是说它的质量是介于电子和质子间的基本粒子。介子的“兄弟”很多，有的带正电，有的带负电，有的不带电，它也有打进原子核，引起核反应的本领。

　　人们还发现，这些基本粒子，竟能互相变来变去。就拿电子和正电子來说，它俩长得一样大，质量也一样，带着同样多的电荷——只是电荷的正负相反。它俩遇在一起，可以变成两个光子。当反质子和质子相接近时，两者都会丧失电荷变成中性的反中子。1960年3月，我国物理学家王淦昌教授在第九届国际髙能物理学会议上，报告了他发现的新的基本粒子——反西格马负超子。这种负超子可以衰变成一个反中子和一个带正电的介子。这就是说，这些原子世界的小“居民”彼此间不是孤立静止的，而是相互联系、变化着的。

　　基本粒子，是不是物质世界最“基本”的微粒了呢？其实，真正的“基本”粒子是不存在的。物质是无限可分的，任何“基本”粒子都还可以一分为二。

　　现在，人们提出了许多关于基本粒子的理论。如我国科学工作者提出了层子模型、日本著名物理学家坂田昌一提出了“坂田模型”等。

　　尽管原子世界的“居民们”是那么微小，那么难以捉摸，然而高能物理工作者正在继续探索，努力揭开微观世界的种种奧秘。