第11章 基本粒子和自然的力(1)[第1页/共5页]

当时就有人思疑，这些原子毕竟不是不成豆割的。几年前，一名剑桥大学三一学院的研讨员汤姆孙演示了一种称为电子的物质粒子存在的证据。电子具有的质量比最轻原子的一千分之一还小。他利用了一种和当代电视显像管相称近似的装配：由一根红热的金属细丝发射出电子，因为它们带负电荷，可用电场将其朝一个涂磷光物质的屏幕加快。电子一打到屏幕上就会产生一束束的闪光。人们很快即认识到，这些电子必然是从原子本身里出来的。新西兰物理学家恩斯特・卢瑟福在1911年最后证了然物质的原子确切具有内部布局：它们是由一个极其藐小的带正电荷的核以及环绕着它公转的一些电子构成。他阐发从放射性原子开释出的带正电荷的α粒子和原子碰撞会引发偏转的体例，从而推出这一结论。

的词演变而来的，因为质子被以为是构成物质的根基单位。但是，1932年卢瑟福在剑桥的一名同事詹姆斯・查德威克发明，原子核还包含别的称为中子的粒子，中子几近具有和质子一样大的质量但不带电荷。查德威克因这个发明获得诺贝尔奖，并被选为剑桥龚维尔和基斯学院（我即为该学院的研讨员）院长。厥后，他因为和其别人反面而辞去院长的职务。一群战后返来的年青的研讨员将很多已占有位置多年的老研讨员选掉后，曾有过一场狠恶的辩论。这是在我去之前产生的；我在这场争辩序幕的1965年才插手该学院，当时另一名获诺贝尔奖的院长奈维尔・莫特爵士也因近似的争辩而辞职。

直到保罗・狄拉克在1928年提出一个实际，人们才对电子和其他自旋1/2的粒子有了精确的了解。狄拉克厥后被选为剑桥的卢卡斯数学传授（牛顿曾经担负这一教席，目前我担负这一职务）。狄拉克实际是第一种既和量子力学又和狭义相对论相分歧的实际。它在数学上解释了为何电子具有1/2的自旋，也即为甚么将其转一整圈不能、而转两整圈才气使它显得一样。它还预言了电子必须有它的妃耦――反电子或正电子。1932年正电子的发明证明了狄拉克的实际，他是以获得了1933年的诺贝尔奖。

另一种力是电磁力。它感化于带电荷的粒子（比方电子和夸克）之间，但反面不带电荷的粒子（比方引力子）相互感化。它比引力强很多：两个电子之间的电磁力比引力约莫大100亿亿亿亿亿（在1前面有42个O）倍。但是，存在两种电荷――正电荷和负电荷。同种电荷之间的力是相互架空的，而异种电荷之间的力则是相互吸引的。

最后，人们以为原子核是由电子和分歧数量的带正电的叫做质子的粒子构成。质子是由希腊文中表达“第一”

存在有几种分歧范例的夸克――有六种“味”，这些味我们别离称之为上、下、奇、粲、底和顶。20世纪60年代起人们就晓得前三种夸克，1974年才发明粲夸克，1977年和1995年别离发明底和顶夸克。每种味都带有三种“色”，即红、绿和蓝。（必须夸大，这些术语仅仅是标签：夸克比可见光的波长小很多，以是在凡是意义下没有任何色彩。这只不过是当代物理学家仿佛更富有想像力地定名新粒子和新征象的体例罢了――他们不再让本身受限定于希腊文！）一个质子或中子由三个夸克构成，每个夸克各有一种色彩。一个质子包含两个上夸克和一个下夸克；一其中子包含两个下夸克和一个上夸克。我们能够创生由其他种类的夸克（奇、粲、底和顶）构成的粒子，但统统这些都具有大很多的质量，并非常快地衰变成质子和中子。