物質結構的最小單元。不同時期人們對此有不同認識。1897年J.J.湯姆孫發現瞭電子。20世紀初,認識到作為物質結構基本單元的原子中都含有質子和電子。1922年A.H.康普頓做X射線散射實驗,確認光子的存在。1932年C.D.安德森發現瞭正電子,J.查德威克發現瞭中子。物理學傢確認原子核都是由中子和質子所組成。這時人們把中子、質子、電子、正電子和光子統稱為基本粒子。
隨著實驗技術的發展,人們發現的基本粒子愈來愈多。例如,11936年發現瞭 μ子,它的性質很像電子,但是比電子重;1947年發現瞭π介子,它的質量介於質子和電子之間,因而得名介子;接著又發現瞭K介子和質量超過質子、中子的Λ超子、Σ超子、Ξ超子,並把質子、中子和超子統稱為重子;1956年發現瞭不帶電、自旋為ħ/2、靜止質量可能為零的中微子;60年代又發現上百種壽命極短的強作用衰變的粒子,叫做共振態粒子。所有的基本粒子都有各自不同的靜止質量、電荷、自旋、平均壽命,而且都有各自的反粒子,有的粒子的反粒子就是自身,如π0、η0等。在1960~1965年,人們按自旋的不同和參與相互作用的不同,把基本粒子分成四類(表1)。
表1 1960~1965年所知道的基本粒子![](/img1/17451.jpg)
60年代中期,人們認識到幾百種強子(參與強相互作用的基本粒子,包括重子、反重子、介子)都是由 u、d、s三種誇克(層子)和ū、
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在輕子方面,1975年發現的 τ子,比質子還重,隻是因為它不參與強相互作用,所以歸入輕子類。另外發現中微子有υe、υμ、υτ三種,它們分別與輕子e、μ、τ相對應。
在傳遞相互作用的粒子方面,除光子傳遞電磁相互作用外,1983年又發現瞭理論上早就預言的傳遞弱相互作用的W+、W-、Z0,其靜止質量是質子的90~100倍,自旋是ħ,叫做中間玻色子。高能實驗的三噴註現象還間接證實瞭傳遞強相互作用的膠子的存在,其靜止質量為0,自旋也是 ħ。這些傳遞相互作用的粒子統稱為媒介子。20世紀80年代所認識的基本粒子見表2、3。
表2 誇克和輕子![](/img1/17454.jpg)
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基本粒子原來的意思就是組成物質世界的最“基本“的單元,事實上這個“基本”隻有相對的意義,例如強子已知是可分的,就不再稱為基本粒子。
從20世紀初到80年代,人們發現的比原子核更小的粒子有近300種,其中絕大多數是共振態粒子。幾種主要的基本粒子的發現年代見表4。
表4 幾種主要的基本粒子的發現年表![](/img1/17456.jpg)
參考書目
《高能物理》編輯部匯編:《基本粒子物理發展史年表》,科學出版社,北京,1985。