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基本粒子物理漫谈 第一部分：世界由什么组成？ 为什么世界上不同的物质具有相同的特征？ 因为世界上的物质是由几个基本的砖块组成的 ---简单、没有内部结构！ 从远古时代，人类就开始 这样想。比如认为世界是 由“水、火、土、气”组成。 世界的基本砖块？原子 ？ 今天人们知道“水、火、土、气”并不“基本”，它们是由“原子”组成的。 在1900年前后，人们认为“原子”是可穿透的球，内部有一些电荷在跳动。 “原子”是基本的吗？ 人们很快就发现：可以根据其化学性质把“原子”分类----〈元素周期表〉 这表明“原子”有内部结构，是由更小的砖块组成的。 “原子”是由带正电的、重 而小的“原子核”和围绕它 的带负电的“电子云”组成 “原子核”是基本的吗？ “原子核”很小、很重、密度很大，曾被人们认为是基本的粒子。 后来，人们发现“原子核”并不基本，是由带正电的“质子”和不带电的“中子”组成。 “质子”和“中子”是基本的吗？ 人们发现“质子”和“中子”并不基本， 是有更小的粒子---“夸克” 组成。 现代的“原子”图像 注意： “原子”体积的99.999999999999% 是空的 ！ “原子”的大小 众多的“复合粒子” 人们一直在寻找粒子，目前已发现200 多个粒子，这些粒子绝大多数是“复合 粒子”。 这些粒子的名称“五花八门”。 费米(Enrico Fermi) 对他的学生 莱德曼(Leon Lederman)说： 标准模型 世界有什么组成？如何组成？ -----标准模型 6 种轻子 6 种夸克 传递力的粒子 世界由什么组成？ 世界上的一切物质，从星系到山川河流，都是由 “轻子” 和 “夸克” 组成。 “反物质”（“反粒子”） 对应于每一种“物质粒子”，存在其“反物质粒子”，唯一区别是 电荷反号。 “粒子”与”反粒子”相遇时，会发生“湮灭”， 变成能量。 夸克 “夸克”名称的由来 1964年 Murray Gell-Mann 和 George Zweig 建议用三个基本粒子的不同组合来解释所发现的几百个粒子。Gell-Mann 把这三个粒子叫作“Quark” “Quark” 一词来自 James Joyce 的小说 “Finnegan’s Wake” 不同种类的“夸克”称作不同的“味道” 的“夸克”称作 “上” （up) 和 “下” (down): 称为 “奇” (strange), 它组成的 粒子“K”粒子具有“奇怪”的长寿命 称作“璨”（Charm），1974年在斯坦福 （SLAC)和布鲁海文实验室(BNL)发现 称作“底”(bottom)，1977年在费米实验室发现 称作“顶”(top)，1995年在费米实验室发现. 强子（重子、介子） 正如群居的大象，夸克也群居，从不单独存在，他们群居所形成的复合粒子叫“强子” 虽然夸克带有分数电荷，但强子的电荷是整数 虽然夸克带有颜色，但强子没有颜色 强子（Hadron） 有两类： 重子（Baryon） 介子（Meson） 轻子（Lepton） 夸克总是群居而以束缚态形式存在；轻子则单个存在 带电轻子象猫科动物，易看到；而不带电的轻子（中 微子）象附着在这些动物身上的跳骚，难以看到 带电轻子的衰变 中微子 中微子的特点 不带电荷、色荷，和物