第11章 基本粒子和自然的力(1)[第1页/共4页]

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！”

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。

宇宙间统统已知的粒子能够分红两组：自旋为1/2的粒子，它们构成宇宙中的物质；自旋为0、1和2的粒子，正如我们将要看到的，它们在物质粒子之间产生力。物质粒子从命所谓的泡利不相容道理。这是奥天时物理学家沃尔夫冈・泡利在1925年发明的，他是以而获得1945年的诺贝尔奖。他是个原型的实际物理学家，有人如许说，他的存在乃至会使同一都会里的尝试出弊端！泡利不相容道理是说，两个近似的粒子不能存在于不异的态中，也就是说，在不肯定性道理给出的限定下，它们不能同时具有不异的位置和速率。不相容道理是非常关头的，因为它解释了为何物质粒子，在自旋为O、1和2的粒子产生的力的影响下，不会坍缩成密度非常高的状况的启事：如果物质粒子几近处在不异的位置，则它们必须有分歧的速率，这意味着它们不会长时候存在于不异的位置。如果天下在没有不相容道理的景象下创生，夸克将不会构成分离的表面清楚的质子和中子，进而这些也不成能和电子构成分离的表面清楚的原子。它们全数都会坍缩构成大抵均匀的稠密的“汤”。

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。

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。