第11章 基本粒子和自然的力(1)[第1页/共5页]

现在我们晓得，任何粒子都有会和它相泯没的反粒子。

（对于照顾力的粒子，反粒子即为其本身）。也能够存在由反粒子构成的全部反天下和反人。但是，如果你碰到了反本身，重视不要握手！不然，你们两人都会在一个庞大的闪光中消逝殆尽。为何我们四周的粒子比反粒子多很多是一个极度首要的题目，我将会在本章的后部分回到这题目上来。

用上一章会商的波粒二象性，包含光和引力的宇宙中的统统都能以粒子来描述。这些粒子有一种称为自旋的性子。考虑自旋的一个别例是将粒子设想成环绕着一个轴自转的小陀螺。但是，这能够会引发曲解，因为量子力学奉告我们，粒子并没有任何表面清楚的轴。粒子的自旋真正奉告我们的是，从分歧的方向看粒子是甚么模样的。一个自旋为0的粒子像一个点：从任何方向看都一样 。另一方面，自旋为1的粒子像一个箭头：从分歧方向看是分歧的 。只要把它转过一整圈 时，这粒子才显得一样。自旋为2的粒子像个双头的箭头 ：只要把它转过半圈 ，它看起来便一样。近似地，把更高自旋的粒子转了整圈的更小的部分后，它看起来便一样。统统这统统都是如许的直截了当，但惊人的究竟是，把有些粒子转过一圈后，它仍然显得分歧：你必须使其转两整圈！如许的粒子就说具有1/2的自旋。

现在我们晓得，不管是原子还是此中的质子和中子都不是不成分的。题目在于甚么是真正的根基粒子――构成天下万物的最根基的构件？因为光波波长比原子的标准大很多，我们不能希冀以凡是的体例去“看”一个原子的部分。我们必须用某些波是非很多的东西。正如我们在上一章所看到的，量子力学奉告我们，实际上统统粒子都是波，粒子的能量越高，则其对应的波的波长越短。以是，我们能对这个题目给出的最好的答复，取决于我们装配中的粒子能量有多高，因为这决定了我们能看到的标准有多小。这些粒子的能量凡是用叫做电子伏特的单位来测量。

在量子力学中，统统物质粒子之间的力或相互感化都以为是由自旋为整数0、1或2的粒子照顾。所产生的是，物质粒子――比方电子或夸克――收回照顾力的粒子。这个发射引发的反弹，窜改了物质粒子的速率。照顾力的粒子然后和另一个物质粒子碰撞并且被接收。这碰撞窜改了第二个粒子的速率，正如同这两个物质粒子之间存在过一个力。照顾力的粒子不从命泡利不相容道理，这是它们的一个首要的性子。这表白它们能被互换的数量不受限定，如许它们便能够引发很强的力。但是，如果照顾力的粒子具有很大的质量，则在大间隔上产生和互换它们就会很困难。如许，它们所照顾的力只能是短程的。另一方面，如果照顾力的粒子本身质量为零，力就是长程的了。因为在物质粒子之间互换的照顾力的粒子，不像“实”粒子那样能够用粒子探测器检测到，以是称为虚粒子。但是，因为它们具有可测量的效应，即它们引发了物质粒子之间的力，以是我们晓得它们存在。自旋为0、1或2的粒子在某些环境下也作为实粒子存在，这时它们能够被直接探测到。对我们而言，现在它们就闪现出典范物理学家称为颠簸情势，比方光波和引力波的东西。当物质粒子以互换照顾力的虚粒子的情势而相互感化时，它们偶然便能够被发射出来。（比方，两个电子之间的电架空力是因为互换虚光子而至，这些虚光子永久不成能被检测出来；但是如果一个电子从另一个电子边穿过，则能够放出实光子，它作为光波而被我们探测到。）照顾力的粒子遵循其强度以及与其相互感化的粒子能够分红四个种类。必须夸大指出，这类将力分别红四种是报酬的；它仅仅是为了便于建立部分实际，而并不别具深意。大部分物理学家但愿终究找到一个同一实际，该实际将四种力解释为一个伶仃的力的分歧方面。确切，很多人以为这是当代物理学的首要目标。比来，将四种力中的三种同一起来已经有了胜利的端倪――我将在这一章描述这些内容。而关于同一余下的另一种力即引力的题目将留到今后。