Thursday, November 13, 2014

e01 物質可以被分解到的最小元素 因為沒有任何比電子更輕的帶電粒子可容電子衰變,所以電子幾乎是絕對穩定的


輕子族系

在粒子中,現在看來是不具內部結構、不可分割且不受強力作用的基本粒子稱為「輕子」(leptons)。它們有六種。其中三種叫:電子、緲子(μ)、陶子(τ);它們都帶-1電荷,但質量卻不同。三者之中電子最輕,陶子最重。另外三種分別是上述三種輕子對應的三種「微中子」(neutrinos),如其名所示為電中性,其中電微中子及緲微中子已知幾乎無質量。

雖然輕子各有不同的質量,它們卻帶有相同的自旋角動量(1/2)。每一輕子都有其相對應的反輕子,包括有正子、反緲子及反陶子,它們都是帶正電荷;另外同樣地也有必為中性的反微中子存在。在輕子的交互作用裏看來,似乎維繫著族系關係,而每個族系(families)乃由一帶電輕子及其微中子組成。族系乃由輕子數以數學方式加以區分,當輕子衰變為其他輕子時,輕子數守恆的關係將維持了族系的命脈。

因為沒有任何比電子更輕的帶電粒子可容電子衰變,所以電子幾乎是絕對穩定的。微中子的衰變不曾看到,因為微中子在各別的族系中是較輕的成員,他們的衰變將違反族系的維繫。目前尚有陶微中子尚未直接觀測到,但間接存在的證據已不少。

夸克族系

在次核子粒子中受強力影響的粒子,即強子(hadrons),包括質子、中子和介子等,其他較不常見的強子只有在高能碰撞裏短暫出現。目前已發現數百種的強子,它們各有不同的質量、自旋、電荷和其他特性。

強子並非基本粒子,因為它們內部尚有構造。在1964年,加州理工學院的葛爾曼(M.Gell-Mann)和歐洲原子核研究中心(CERN)的池懷格(G. Zweig),各自試圖以強子為合成粒子的假設來解釋強子的繁多種類。這更基本的結構,葛爾曼稱之為夸克(quarks)。在1960年代後期,史丹福線性加速器中心(SLAC)研究質子和中子之高能電子撞擊,而支持這假說。

散射電子的能量與角度分布顯示,有某種點狀帶電的物體存在於質子或中子之中。粒子物理認為所有強子都是夸克的組合物,有五種已被確認的夸克以風味加以區別為:上(u)、下(d)、奇異(s)、魅(c)和底(b)。另外相信第六種夸克──頂(t)亦存在。

和輕子一樣,夸克也有左、右手旋態。夸克帶有分數的電荷,相應的反夸克則帶有等值異號的電荷值。始終未探測到分數的電荷值,因為夸克的組合物總電荷都是整數的。

和輕子一樣,夸克經由弱作用改變種類或風味;如在其他衰變中,中子變成質子,中子中的一個下夸克轉變成上夸克,並且在過程中放射電子和反微中子。這一類的衰變型式亦暗示了有兩種夸克族系存在,一個由上和下夸克組成,而奇異夸克和魅夸克組成另一族系。

又由夸克族系和輕子族系的類似,似乎暗示著有第三族系(即底夸克和未看到的頂夸克所組成),但是夸克的衰變顯然可以超越族系的藩籬。

最不同於輕子的是,從未發現單獨存在的夸克,但夸克存在的間接證據卻不斷地增加。夸克模型成功處之一,在於它正確地預測了電子-正子之高能碰撞結果;因為它們互為正、反物質,所以彼此「湮滅」(annihilate),而以光子的型式釋放出能量。

夸克模型舉出這光子的能量足以產生一對正、反夸克;由於動量守恆,夸克-反夸克對將以同樣的速度,相反的方向互相遠離,但它們的能量又將產生另外的夸克和反夸克,使得我們只看到它們所造成的兩道強子噴流(jets)。另外某些特定強子的質量譜也支持著夸克的存在,因此物理學家不能不假設夸克的存在。

到底是怎樣的規則支配著夸克來組成強子呢?介子中有一對正、反夸克;重子則包含了有三個夸克;強子 中有其他夸克組合的情形似乎不曾發生。


看到這裡大家都頭昏了.

我來總結一下, 也就是1932年發現中子(電子質子在之前就被發現了)當作分水嶺; 之前 原子 裡是簡單粒子的宇宙(理化課知道的 "質子,中子,電子" 和 質子帶正電, 電子帶負電, 中子不帶電).

而自從發現中子後, 就像太陽系裡有各種星球(行星,衛星,小行星,彗星......)陸續被發現, 小宇宙裡也陸續發現更多更小的粒子(可以統稱為微粒子), 也發現其互相的作用力.

所以我們說 "一粒沙看全世界" ,還太粗造了點; 現在您可以說 "一個原子看全宇宙" ......

也就是 全宇宙是由最最簡單的微粒子群組成的......

微粒子都是在擁有高速加速器的實驗室才能看(體會)得到,所以我還是喜歡 元素表(以前背過) 裏的原子 來當物質可以被分解到的最小元素 ......

No comments:

Post a Comment