基本粒子:肉眼看不到的微粒

人们日常所见物总是由小的物质组成的,如一堵墙是由一块一块的砖垒起来的,一件毛衣是用毛线一针一针织出来的等,但是这些砖、毛线等材料仍然是由更小的物质构成的,如分子、原子、质子、中子、电子……我们把这些极细小的颗粒,包括肉眼看不到的分子、原子、离子等的组合,称为微粒。那么,微粒是不是不可分割呢?

大家知道,各种物质均由分子构成,分子又是由原子构成的。“原子”是一个希腊名词,它的意思是“不可分割之物”。因此,许多人把原子看作是构成物质世界的“最小砖石”,把原子的概念理解为“无结构”的,原子被简化成了点。但是,这种观点是错误的。

德国科学家伦琴发现了X射线,法国科学家贝克勒耳发现铀的化合物中也会放射出射线来。在此期间,英国的汤姆生发现了电子。后来经居里夫妇研究发现,镭放射出三种性质不同的射线:α射线是另一种元素——氦的原子核,β射线是一种高速运动的电子流,而γ射线却是一种波长极短的电磁波。这些发现表明:原子根本不是组成物质大厦的“最小砖石”,原子是可变的、可分的、可入的,原子并非“不可再分”、“无结构”。

实际上,原子是由电子和原子核构成的。电子被认为是人类认识的第一个“基本粒子”。那么,原子核是否“不可再分”,也是“基本粒子”呢?

一般原子核并不是“基本粒子”,只有质子(氢原子核)才是“基本粒子”。原子核内还存在着一种电中性的粒子,称为中子。于是,人们把比原子更深入的一个新层子——电子、质子、中子……以及它们的反粒子,统称为“基本粒子”。

但“基本粒子”并不基本。在一定条件下,把“基本粒子”当作一个点来研究和计算是一种科学的抽象。但不能把这一抽象绝对化,认为“基本粒子”就是一个点,甚至看作是数学点,而不去研究它的组成。

人们知道的“基本粒子”有:传递电磁相互作用的光子、电子及电子的反粒子——正电子;组成原子核的质子、中子及其反粒子——反质子和反中子;同核的β衰变有关的中微子、反中微子;作为核力媒介的核子介子;宇宙线介子及其反粒子;科学家后来发现的超子和k介子。

面对着如此众多的“基本粒子”,科学家按其寿命、质量、自旋以及参与的相互作用等性质,把它们分为轻子、强子(重子、介子)以及相互作用的传递子等。

强子有没有内部结构呢?实验证明,强子也是有内部结构的。强子是由更基本的东西组成的,人们把这些更基本的东西取名为“层子”,以表示它也无非是自然界不同质的无限层次中的一个层次。人们也用“夸克”来称呼组成“基本粒子”的更微小粒子。

综上所述,所谓的“基本粒子”并不基本,“基本粒子”的“基本”二字,只是表明人们今天对这些粒子认识的知识水平。物质的层次是无限的,人的认识也是一个无限的过程。

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