第六節(jié) 核能利用 第七節(jié) 小粒子與大宇宙(文件)
【正文】 電子顯微鏡也不能觀察到．質(zhì)子、中子的大小，只有原子的十萬分之一．而輕子和夸克的尺寸更小，還不到質(zhì)子、中子的萬分之一． 粒子的質(zhì)量是粒子的另外一個主要特 征量．按照粒子物理的規(guī)范理論，所有規(guī)范粒子的質(zhì)量為零，而規(guī)范不變性以某種方式被破壞了，使夸克、帶電輕子、中間玻 色子獲得質(zhì)量．現(xiàn)有的粒子質(zhì)量范圍很大，從 0到 90 、膠子是無質(zhì)量的，電子質(zhì)量很小，只有 MeV， π介子質(zhì)量為電子質(zhì)量的 280倍；質(zhì)子、中子都很重，接近電子質(zhì)量的 2 000倍， 約為 1 GeV，已知最重的粒子是 Z0，其質(zhì)量為90 ，從下夸克到底夸克，質(zhì)量從輕到重．下夸克質(zhì)量只有 GeV，而底夸克重達(dá) 5 GeV，頂夸克還沒有被發(fā)現(xiàn)，理論預(yù)言它的質(zhì)量可 能超過 100 ，目前已 測得的電子中微子的質(zhì)量小于 7 eV，即為電子質(zhì)量的七萬分之一，已非常接近零． 粒子的壽命是粒子的第三個主要特征量．電子、質(zhì)子、中微子是穩(wěn)定的，稱為 “ 長壽命 ” 粒子；而其他絕大多數(shù)的粒子是不穩(wěn)定的，即可以衰變．一個自由的中子會衰變成一個質(zhì)子、一個電子和一個中微子； 一個 π介子衰變成一個 μ子和一個中微子．粒子的壽命以強(qiáng)度衰減到一半的時間來定義．質(zhì)子是最穩(wěn)定的粒子，實驗已測得的質(zhì)子壽命大于 1033年． 粒子具有對稱性，有一個粒子，必存在一個反粒子 .1932 年科學(xué)家發(fā)現(xiàn) 了一個與電子質(zhì)量相同但帶一個正電荷的粒子，稱為正電子；后來又發(fā)現(xiàn)了一個帶負(fù)電、質(zhì)量與質(zhì)子完全相同的粒子，稱為反質(zhì)子；隨后各種反夸克和反輕子也相繼被發(fā)現(xiàn)．一對正、反粒子相碰可以湮滅，變成攜帶能量的光子，即粒子質(zhì) 量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰浚环粗?，兩個高能粒子碰撞時有可能產(chǎn)生一對新的正、反粒子，即能量也可以轉(zhuǎn)變成具有質(zhì)量的粒子． 粒子還有另一種屬性 —— 自旋．自旋為半整數(shù)的粒子稱為費米子，為整數(shù)的稱為玻色子． 物質(zhì)是不斷運動和變化的，在變化中也有些東西不變，即守恒．粒子的產(chǎn)生和衰變過程就要遵循能量守恒定律．此外還有其他的守恒定律，例如輕子數(shù)和夸克數(shù)守恒，這是基于實驗上觀察不到單個輕子和夸克的產(chǎn)生和湮滅，必須是粒子、反粒子成對地產(chǎn)生和湮
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