粒子編輯粒子（particle）指能夠以自由狀態(tài)存在的最小物質(zhì)組分。最早發(fā)現(xiàn)的粒子是原子、電子和質(zhì)子，1932年又發(fā)現(xiàn)中子，確認原子由電子、質(zhì)子和中子組成，它們比起原子來是更為基本的物質(zhì)組分，于是稱之為基本粒子。以后這類粒子發(fā)現(xiàn)越來越多，累計已超過幾百種，且還有不斷增多的趨勢；此外這些粒子中有些粒子迄今的實驗尚未發(fā)現(xiàn)其有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有些粒子實驗顯示具有明顯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?？磥磉@些粒子并不屬于同一層次，因此基本粒子一詞已成為歷史，如今統(tǒng)稱為粒子。粒子并不是像中子、質(zhì)子等實際存在的具體的物質(zhì)，而是它們的統(tǒng)稱，是一種模型理念。 中文名
粒子 外文名
particle 別 名
基本粒子 定 義
指構(gòu)成一切物質(zhì)實體的基本成分 目錄1作用編輯粒子之間存在著相互作用，有強相互作用、電磁相互作
 當(dāng)前了解的物質(zhì)的所有粒子結(jié)構(gòu)2性質(zhì)編輯各種粒子分別有各自的內(nèi)稟性質(zhì)，
 pvc粒子在現(xiàn)有實驗的精度下，輕子的行為類似點粒子，沒有顯示出具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而強子顯示是復(fù)合粒子，具有一定的結(jié)構(gòu)。按照現(xiàn)代粒子物理的觀點，介子由一對正反夸克構(gòu)成，重子由3個夸克構(gòu)成，輕子和夸克屬于同一層次。
3基本粒子編輯構(gòu)成一切物質(zhì)實體的基本成分；也指量子理論中有基本力的粒子。
嚴(yán)格地說，基本粒子是不能再分解為任何組成部分的粒子。在這一定義下，只有夸克和輕子兩種基本粒子。但是，雖然質(zhì)子和中子由夸克組成，這兩類重子都不可能分解為它們的夸克成分，因為獨立的夸克是不能存在的。所以，盡管質(zhì)子和中子以及其他重子由夸克組成，它們常被看成是基本粒子。
電子發(fā)現(xiàn)直到19世紀(jì)末，原子一直被認為是物質(zhì)的基本建筑砌塊。后來，英國粒子物理學(xué)先驅(qū)、劍橋卡文迪什實驗室的約瑟夫·約翰·湯姆遜(Joseph John Thomson，1856—1944)，發(fā)現(xiàn)原子產(chǎn)生的一種輻射能夠用原子自身分裂出來的帶電微粒流來解釋，知道這種帶電微粒就是電子。
原子核既然電子帶負電荷，而原子呈電中性，很明顯，原子內(nèi)部必然有另外的帶
 原子核結(jié)構(gòu)起初人們認為，原子核是電子與荷正電的質(zhì)子的混合物。到了1932年，也在卡文迪什實驗室工作的詹姆斯·查特威克(James Chadwick，1891—1937)才發(fā)現(xiàn)了不帶電的質(zhì)量幾乎與質(zhì)子一樣的中子。于是原子核被解釋成由強核相互作用，或強力，維持在一起的質(zhì)子和中子的集合。
——似乎是構(gòu)成一切物質(zhì)的僅有基本粒子，但宇宙射線研究和粒子加速器中高能粒子束互相轟擊的實驗卻表明，還存在其他類型‘亞原子’粒子；不過這些‘新’粒子是不穩(wěn)定的，它們將迅速‘衰變’成其他粒子簇射，以我們熟悉的電子、質(zhì)子和中子告終。
重要的是應(yīng)該懂得，這些新粒子根本不是存在于粒子加速器中互相轟擊的粒子(如質(zhì)子)的‘內(nèi)部’；它們是從注入加速器的能量中，按照阿爾伯特`愛因斯坦的公式 (或者，在所討論的情況下，更恰當(dāng)?shù)氖?創(chuàng)造出來的。
然而，在它們的短暫壽命期間，它們是具備質(zhì)量和電荷等特征的真正粒子。這樣的粒子，應(yīng)該曾經(jīng)在大爆炸的高能條件下大量出現(xiàn)。
介子物理學(xué)家不知道如何將這些粒子納入一個圓滿的物理理論，他們試圖解釋這些粒子之間基本力的作用方式。他們這樣做時，仿效光子攜有帶電粒子之間的電磁力，想借助另一類攜帶著力的粒子——介子。但介子又是用什么東西制造的呢？
夸克有一段時期，局面極其混亂。但1960和1970年代發(fā)展的夸克理論使局面趨于明朗。夸克理論認為，所有已知粒子可以分成兩族。一族由夸克組成，能夠‘感知’只在夸克之間起作用的強力，叫做強子。另一族叫做輕子，它們不能感知強力，但參與以所謂的弱力做媒介的相互作用(或稱弱相互作用)，比如，放射衰變(包括β衰變)過程就是弱相互作用引起的。強子既能參與強相互作用，也能感知弱力。
輕子是名副其實的基本粒子，它們不由任何別的東西構(gòu)成。典范的輕子就是電子，電子與另一種叫做中微子(嚴(yán)格說應(yīng)是電子中微子)的輕子相伴生。當(dāng)電子參與放射衰變這類過程時，總有中微子卷入。
由于一些無人知曉的原因，這一基本圖像已經(jīng)復(fù)制了兩次，產(chǎn)生了三‘代’輕子。除電子本身外，還有比較重的叫做μ介子，它們除了比電子重207倍外，完全像是電子；還有一種甚至更重的粒子叫做τ粒子，它的質(zhì)量接近質(zhì)子的兩倍。這兩種重電子各有其自己的中微子，所以輕子族有六種(三對)粒子。雖然μ介子和τ粒子都能在粒子加速器中用能量制造或從宇宙線產(chǎn)生，但它們很快衰變，轉(zhuǎn)化成電子或中微子。
強子族強子族本身又再分為兩類。由三個夸克構(gòu)成的粒子叫做重子，就是我們常說的‘物質(zhì)’粒子，包括質(zhì)子和中子(重子和輕子都是費米子族的成員，費米子實際上是普通物質(zhì)粒子的別稱)。由成對的夸克構(gòu)成的粒子叫做介子，它們是攜帶基本力的粒子，盡管還有其他的介子(這些力的載體和其他介子又稱為玻色子)。
只需要兩種夸克(它們的名字很怪，叫做‘上’夸克和‘下’夸克)就能解釋質(zhì)子和中子的結(jié)構(gòu)。一個質(zhì)子由通過強力維持在一起的兩個上夸克和一個下夸克構(gòu)成，而一個中子由通過強力維持在一起的兩個下夸克和一個上夸克構(gòu)成。
力本身可視為膠子的交換，而膠子本身又由夸克對組成，因而是介子。
正如輕子族復(fù)制了三代，夸克族也如此。雖然只需要兩種夸克來解釋質(zhì)子和中子的本質(zhì)，但復(fù)制的兩代夸克卻一代比一代重，其中一代叫做‘奇’夸克和‘粲’夸克，最重的一代叫做‘底’夸克和‘頂’夸克。和重輕子一樣，這些粒子能夠在高能實驗中產(chǎn)生(因而大爆炸時必定大量存在過)，但迅速衰變成它們的較輕對應(yīng)物。雖然不可能分離出單個夸克，但粒子加速器實驗已經(jīng)提供了夸克族所有這六個成員存在的直接證據(jù)；最后一種(頂)夸克是芝加哥費密實驗室的科學(xué)家于2007年找到的。
對夸克的質(zhì)量和其他性質(zhì)的研究表明，不可能有更多代的夸克，只能有三族夸克和三族輕子。幸而標(biāo)準(zhǔn)大爆炸模型也認為不可能存在多于三代的粒子；不然的話，極早期宇宙中額外中微子造成的壓力應(yīng)該驅(qū)動宇宙過快地膨脹，從而使留存下來的氦含量與極年老恒星的觀測結(jié)果不符(見αβγ理論、核合成)。這是最美妙的證據(jù)之一，表明粒子物理學(xué)和宇宙學(xué)兩者的標(biāo)準(zhǔn)模型對宇宙行為的描述，都同基本真理相去不遠。
但是，除了大爆炸的最早片刻之外，第二和第三代粒子在宇宙的演化或其內(nèi)容物的行為中基本不起作用。我們在宇宙中看到的每樣?xùn)|西都能用兩種夸克(上和下)和兩種輕子(電子和電子中微子)加以說明；確實，由于單個的夸克不能獨立存在，我們看到的每樣?xùn)|西的行為，仍然能夠用1932年就已經(jīng)知道的電子、中子和質(zhì)子再加上電子中微子，以及四種基本力，相當(dāng)準(zhǔn)確地予以近似說明。
4最新進展編輯電子可分英國劍橋大學(xué)日前發(fā)布新聞公報說，該校研究人員和伯明翰大學(xué)的同行合作完成了這項研究。公報稱，電子通常被認為不可分。但1981年有物理學(xué)家提出，在某些特殊條件下電子可分裂為帶磁的自旋子和帶電的空穴子。
劍橋大學(xué)研究人員將極細的“量子金屬絲”置于一塊金屬平板上方，控制其間距離為約30個原子寬度，并將它們置于約零下273攝氏度的超低溫環(huán)境下，然后改變外加磁場，發(fā)現(xiàn)金屬板上的電子在通過量子隧穿效應(yīng)跳躍到金屬絲上時分裂成了自旋子和空穴子。
研究人員說，人們對電子性質(zhì)的研究曾掀起了半導(dǎo)體革命，使計算機產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，又出現(xiàn)了實際研究自旋子和空穴子性質(zhì)的機會，這可能會促進下一代量子計算機的發(fā)展，帶來新一輪的計算機革命。[1]
發(fā)現(xiàn)新粒子 費米國家加速器實驗室科學(xué)家一直認為夸克能以各種行之有效的方式結(jié)合在一起形成其他較大的亞原子粒子，一種模式是由夸克-反夸克對形成的介子，另一種模式是由3個夸克組成的重子，如質(zhì)子和中子?！暗覀儼l(fā)現(xiàn)的這種新粒子不屬于這些夸克組合，這令人驚奇，”美國佛州大學(xué)的雅各布·科尼格斯伯格說，“據(jù)我們所知，如果你試圖將夸克-反夸克對組合在一起，你不可能建造出這種粒子?！?/div>
粒子物理學(xué)家表示，此次發(fā)現(xiàn)的Y(4140)粒子是這些實驗室觀察到的具有類似非常規(guī)屬性的粒子家族成員之一，是由二束粒子以近光速的速度彼此劇烈碰撞產(chǎn)生的，這樣發(fā)現(xiàn)新粒子Y(4140)的機率大約為百億億分之二十。費米實驗室的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，Y(4140)粒子在衰變過程中常常產(chǎn)生包含有一個底夸克(稱為B+介子)的粒子。對費米實驗室的數(shù)萬億次質(zhì)子和反質(zhì)子碰撞進行篩選后，科學(xué)家們確定了一個以非常規(guī)方式衰變的B+介子的小樣本。進一步分析表明，這些B+介子可衰變成Y(4140)。此外，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)Y(4140)粒子可衰變成一對其他粒子———J/psi和phi粒子，物理學(xué)家認為它可能是一個粲數(shù)和反粲數(shù)夸克組合。但是，對于這樣的一個構(gòu)成來說，其衰變特性有違常規(guī)。
日本高能實驗室發(fā)言人、物理學(xué)家山內(nèi)正則說，這是首次證實一個新的意想不到的Y態(tài)新粒子可衰變?yōu)镴/psi和phi粒子。這個Y態(tài)可能和之前他們發(fā)現(xiàn)的Y(3940)有關(guān)，也可能是含有粲數(shù)夸克的外來強子的又一個例證。這些外來的夸克組合不屬于已知的介子和重子，理論物理學(xué)家正在對它們的真實性質(zhì)進行破解，實驗人員也在繼續(xù)努力尋找更多這樣的粒子。
這一新粒子的發(fā)現(xiàn)向那些深諳夸克如何結(jié)合形成物質(zhì)的粒子物理學(xué)家發(fā)出了挑戰(zhàn)。加上美國宣布發(fā)現(xiàn)了罕見的單頂夸克和其它幾項發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)家實際上離尋獲希格斯玻色子（所謂的上帝粒子）已越來越近了，但他們現(xiàn)不得不重新思考物質(zhì)是如何構(gòu)成的。此研究成果發(fā)表在最新一期出版的《物理評論快報》上。
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