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，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。

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”

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。

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。

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。

第一种力是引力，这类力是万有的，也就是说，每一个粒子都因它的质量或能量而感遭到引力。引力比其他三种力都弱很多。它是如此之弱，它若不具有两个特别的性子，我们底子就不成能重视到：它能感化到大间隔去，以及它老是吸引的。这意味着，在像地球和太阳如许两个庞大的物体中，伶仃粒子之间的非常弱的引力能都叠加起来而产生相称大的力量。其他三种力要么是短程的，要么时而吸引时而架空，以是它们偏向于相互抵消。以量子力学的体例来对待引力场，人们把两个物质粒子之间的力描述成由称作引力子的自旋为2的粒子照顾的。它本身没有质量，以是照顾的力是长程的。太阳和地球之间的引力能够归结为构成这两个物体的粒子之间的引力子互换。固然所互换的粒子是虚的，它们确切产生了可测量的效应――它们使地球环绕着太阳公转！实引力子构成了典范物理学家称之为引力波的东西，它是如此之弱――并且要探测到它是如此之困难，乃至于还向来未被观察到过。