基本粒子〔物理学名词〕.docx

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1、基本粒子物理学名词（量子力学）18971937可追溯到1897年发现第一个基本粒子电子。1932年J.查德威克在用粒子轰击核的实验中发现了中子，随即人们认识到原子核是由质子和中子构成的，进而构成所有物质都是由基本的构造单元质子、中子、电子构成的统一的世界图像。质子、中子、电子和A.爱因斯坦提出并被R.A.密立根和A.H.康普顿等人实验证明的光子、W.泡利假设存在的中微子1956年最终被实验证明以及P.A.M.狄拉克预言并被C.D.安德森1932年在宇宙线中观察到的正电子都被以为是基本粒子或亚原子粒子。在此阶段，理论上建立了量子力学，这是微观粒子运动普遍遵从的基本规律。在相对论量子力学的基础上，

2、通过场的量子化初步建立量子场论，很好地解决了场的粒子性和描绘粒子的产生、湮没等问题。随着原子核物理的发展，发如今相当于原子核大小的范围内除了引力互相作用电磁互相作用之外，还存在比电磁作用更强的强互相作用和介于电磁作用和引力作用之间的弱互相作用，前者是核子结合成核的核力，后者引起原子核的衰变。对于核力的研究认识到核力是通过交换介子而产生的，并根据核力的电荷无关性建立起同位旋概念。基本粒子第二阶段19371964先后陆续发现了诸多的粒子。1937年从宇宙线中发现子，后来证明它不介入强作用，它和与之相伴的中微子同电子及与之相伴的电子中微子可归入一类，统称为轻子。1947年发现介子，1950年发现0介

3、子，1947年还发现奇异粒子。50年代粒子加速器和各种粒子探测器有了很大发展，进而开场了用加速器研究并大量发现基本粒子的新时期，各种粒子的反粒子被证明；发现了为数不少的寿命极短的共振态。基本粒子的大量发现，其中大部分是强子，人们怀疑这些基本粒子的基本性。人们尝试将强子进行分类，提出颇为成功的强子分类的“八重法。进一步解释宇称不守恒这一阶段理论上最重要的进展是重正化理论的建立和互相作用中对称性的研究。关于描绘电磁场量子化的量子电动力学，通过重正化方法消除了发散困难，对于电子和子反常磁矩以及兰姆移位的理论计算与实验结果准确符合。量子电动力学经受诸多实验检验，成为描绘电磁互相作用的成功的基本理论。对

4、称性与守恒定律联络在一起，关于互相作用中对称性的研究，最为重要的结果是1956年李政道、杨振宁提出弱作用下宇称不守恒，1957年被吴健雄等人的实验及其他实验证明，这些实验同时也证明了在弱作用下电荷共轭宇称不守恒。这些研究推动弱作用理论的进展。基本粒子第三阶段1964以提出强子构造的夸克模型为标志。1964年M.盖耳曼和G.兹韦克在强子分类八重法的基础上分别提出强子由夸克构成，夸克共有上夸克u、下夸克d和奇异夸克s三种，它们的电荷、重子数为分数。夸克模型能够讲明当时已发现的各种强子。夸克模型得到后来进行的高能电子、高能中微子对质子和中子的深度非弹性散射实验的支持，实验显示出质子和中子内部存在点状

5、构造，这些点状构造能够以为是夸克存在的证据。1974年发现J/粒子，其独特性质必须引入一种新的粲夸克c，1979年发现另外一种独特的新粒子，必须引入第5种夸克，称为底夸克b。另一方面，1975年发现重轻子，并有迹象表明存在与相伴的中微子，于是轻子共有6种。迄今的实验尚未发现轻子有内部构造。人们相信轻子是与夸克属于同一层次的粒子。轻子与夸克的对称性意味着存在第6种顶夸克t。1995年美国费米国家实验室的D0和CDF实验组分别发现顶夸克存在的证据。这一阶段理论上最重要的进展是建立电弱统一理论和强互相作用研究的进展。1961年S.L.格拉肖提出，其基础是杨振宁和R.L.密耳斯于1954年提出的非阿贝

6、耳规范理论。根据这一模型，光子是传递电磁作用的粒子，传递弱作用的粒子是W和Z0粒子，但是W、Z0能否具有静质量，理论上怎样重正化问题没有解决。19671968年在对称性自发破缺的基础上，S.温伯格、A.萨拉姆发展了格拉肖的电弱统一模型，建立了电弱统一的完善理论，说明了规范场粒子W、Z0是能够有静质量的，理论预言它们的质量在80100吉电子伏特GeV，此外还预言存在弱中性流。1973年观察到弱中性流，1983年发现W、Z0粒子，其质量mW80GeV，mZ91GeV及特性同理论上等待的完全相符。关于强作用的研究，1973年G.霍夫特、D.J.格罗斯等人发展了量子色动力学理论。量子色动力学与量子电动力学一样，也是一种定域规范理论。在这个理论中，夸克之间的强互相作用是由于夸克具有色荷交换色胶子而产生的，胶子没有静质量，但带有色荷。强互相作用具有渐近自由的性质，即夸克之间的强互相作用并不是随着它们的距离增大而减弱，而是相反；当它们相距很近而处于强子内部时，互相作用很弱，可近似地看成是自由的，进而能够讲明夸克、胶子的禁闭性质、轻子对强子深度非弹性散射的异常现象以及喷注现象等。在粒子物理学的深层次探索活动中，粒子加速器、探测手段、数据记录和处理以及计算技术的应用不断发展，既带来粒子物理本身的进展，也促进整个科学技术的发展；粒子物理所获得的丰富成果已经在宇宙演化的研究中起着重要的作用。