粒子(particle)指能够以自由状态存在的最小物质组成部分。最早发现的粒子是原子、电子和质子,1932年又发现中子,确认原子由电子、质子和中子组成,它们比起原子来是更为基本的物质组分,于是称之为基本粒子。以后这类粒子发现越来越多,累计已超过几百种,且还有不断增多的趋势;此外这些粒子中有些粒子迄今的实验尚未发现其有内部结构,有些粒子实验显示具有明显的内部结构。看来这些粒子并不属于同一层次,因此基本粒子一词已成为历史,如今统称为粒子。粒子并不是像中子、质子等实际存在的具体的物质,而是它们的统称,是一种模型理念。词条详细介绍了电子、原子核、介子、夸克、轻子、强子族等粒子。
发现历程1897年汤姆生发现电子,1911年卢瑟福提出原子的核式结构。继而我们发现了光子,并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子,所以把它们叫“基本粒子”1。
19世纪末都认为原子是组成物质的最小微粒。发现了电子、质子和中子后,许多人认为光子和它们是组成物质的“基本粒子”。
逐渐发现了数以百计的不由质子、中子、电子组成的新粒子;又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。从20世纪后半期起,就将“基本”二字去掉,统称为粒子。
20世纪30年代以来,人们在对宇宙射线的研究中陆续发现了一些新的粒子。
1932年发现了正电子;
1937年发现了 μ 子;
1947年发现了K介子和 介子;
后来还发现了一些粒子,质量比质子的质量大,叫做超子。
粒子间的相互作用粒子之间存在着相互作用,有强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用,其中引力相互作用非常弱,可以忽略。通过这些相互作用,产生新粒子或发生粒子衰变等粒子转化现象。按照参与相互作用的性质将粒子分成以下几类:①规范粒子。即传递相互作用的媒介粒子,已发现的有传递电磁作用的光子和传递弱作用的W、Z粒子。②轻子。不直接参与强作用可直接参与电磁作用和弱作用的粒子,已发现的有电子、μ子、τ子和相伴的电子中微子ve、μ子中微子、τ子中微子及它们的反粒子共12种。③强子。直接参与强作用,也参与电磁作用和弱作用的粒子。其中自旋为整数的强子称为介子,自旋为半整数的强子称为重子。强子的数目众多,其中大部分是通过强作用衰变的粒子,其寿命极短,是不稳定的粒子,也称为共振态。
最新进展电子可分英国剑桥大学日前发布新闻公报说,该校研究人员和伯明翰大学的同行合作完成了这项研究。公报称,电子通常被认为不可分。但1981年有物理学家提出,在某些特殊条件下电子可分裂为带磁的自旋子和带电的空穴子。
剑桥大学研究人员将极细的“量子金属丝”置于一块金属平板上方,控制其间距离为约30个原子宽度,并将它们置于约零下273摄氏度的超低温环境下,然后改变外加磁场,发现金属板上的电子在通过量子隧穿效应跳跃到金属丝上时分裂成了自旋子和空穴子2。
研究人员说,人们对电子性质的研究曾掀起了半导体革命,使计算机产业飞速发展,又出现了实际研究自旋子和空穴子性质的机会,这可能会促进下一代量子计算机的发展,带来新一轮的计算机革命。
新粒子的发现2009年03月27日搜狐科学消息:据美国《国家地理》杂志报道,科学家这周宣布,他们在美国伊利诺斯州的费米国家加速器实验室里发现了一种奇异的新粒子,完全无法用现有理论对它进行解释,它将可能打破现有物质构成的所有已知规则。这个新发现的粒子称为Y(4140),它不符合二种物质构成的已知模式,甚至科学家还没有确定Y(4140)是由什么组成的。
科学家一直认为夸克能以各种行之有效的方式结合在一起形成其他较大的亚原子粒子,一种模式是由夸克-反夸克对形成的介子,另一种模式是由3个夸克组成的重子,如质子和中子。“但我们发现的这种新粒子不属于这些夸克组合,这令人惊奇,”美国佛州大学的雅各布·科尼格斯伯格说,“据我们所知,如果你试图将夸克-反夸克对组合在一起,你不可能建造出这种粒子。”
粒子物理学家表示,此次发现的Y(4140)粒子是这些实验室观察到的具有类似非常规属性的粒子家族成员之一,是由二束粒子以近光速的速度彼此剧烈碰撞产生的,这样发现新粒子Y(4140)的机率大约为百亿亿分之二十。费米实验室的科学家发现,Y(4140)粒子在衰变过程中常常产生包含有一个底夸克(称为B+介子)的粒子。对费米实验室的数万亿次质子和反质子碰撞进行筛选后,科学家们确定了一个以非常规方式衰变的B+介子的小样本。进一步分析表明,这些B+介子可衰变成Y(4140)。此外,科学家还发现Y(4140)粒子可衰变成一对其他粒子———J/psi和phi粒子,物理学家认为它可能是一个粲数和反粲数夸克组合。但是,对于这样的一个构成来说,其衰变特性有违常规。
日本高能实验室发言人、物理学家山内正则说,这是首次证实一个新的意想不到的Y态新粒子可衰变为J/psi和phi粒子。这个Y态可能和之前他们发现的Y(3940)有关,也可能是含有粲数夸克的外来强子的又一个例证。这些外来的夸克组合不属于已知的介子和重子,理论物理学家正在对它们的真实性质进行破解,实验人员也在继续努力寻找更多这样的粒子。
这一新粒子的发现向那些深谙夸克如何结合形成物质的粒子物理学家发出了挑战。加上美国宣布发现了罕见的单顶夸克和其它几项发现,物理学家实际上离寻获希格斯玻色子(所谓的上帝粒子)已越来越近了,但他们现不得不重新思考物质是如何构成的。此研究成果发表在最新一期出版的《物理评论快报》上。
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李晓林 - 教授 - 西南大学