第11章 基本粒子和自然的力(1)[第3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。

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。

直到约莫30年之前，人们还觉得质子和中子是“根基”粒子。但是，质子和别的的质子或电子高速碰撞的尝试表白，它们究竟上是由更小的粒子构成的。加州理工学院的牟雷・盖尔曼将这些粒子定名为夸克。因为对夸克的研讨，他获得1969年的诺贝尔奖。此名字发源于詹姆斯・乔伊斯奥秘的引语：“Three quarks for Muster Mark！”

夸克这个字应发夸脱的音，但是最后的字母是k而不是t，凡是和拉克（云雀）相压韵。

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。

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。

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�