寻找自由夸克.docx
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1、寻找自由夸克 我们生活在一个物质世界,形形色色的物质充斥着我们的视线,但是仅仅凭借肉眼或者阅历,我们只能把握很小一部分的物质世界。以宏观而论,宇宙中存在我们无法看到甚至不可思议的“宏大”物质:以微观而论,我们身边就有同样既不行能望见也无法想象的“微小”物质。近代第一个站得住脚的物质结构理论,是1804年英国化学家道尔顿提出的“原子论”。这种理论认为,形态多样、表现迥异的各种物质,是由某些极其微小、不行再分割的原子所组成的。道尔顿第一次以科学的名义把这一古老哲学思想确定下来。1811年,意大利化学家阿伏伽德罗提出了“原子,分子学说”,补充了道尔顿的原子论。他认为原子是参与化学反应的最小粒子,分子
2、是物质能独立存在的最小粒子。惋惜的是,这个理论竟然惨遭冷落达50年。1860年,意大利物理学家康尼查罗利用更加丰富的资料,再次清楚地阐述了原子分子论,最终得到举世公认。后来,这样一种观念几乎颠扑不破:物质是由分子组成,分子由原子组成,原子是不行分割的。 原子真的是不行分割的吗?这同人们早就有的“无穷小”概念不符合。比如,中国古代就有一个物质可以无限分割的命题:“一尺之锤,日取其半,万世不竭。”不过话说回来,要突破原子的界限,必需拿出牢靠的试验证据。19世纪后半叶,人们在探讨真空放电管时,发觉了一种阴极射线。这种阴极射线原委是什么呢?当时人们的看法各种各样,莫衷一是。在经过了近半个世纪的探究后,
3、英国科学家汤姆逊最终确认:阴极射线其实是一种比原子小得多的粒子电子。 电子的发觉打破了原子不行分割的古老神话。既然有比原子更小的粒子,那么原子的结构就可以破解了。不久,人们通过试验又发觉,原子是由极其微小但又占据了原子绝大部分质量的“原子核”和绕原子核旋转的“电子”所组成:原子的结构正像行星围绕太阳旋转的太阳系结构一样。 下一步是分割原子核。进一步的试验探讨揭示,原子核是由更基本的两种粒子“质子”和“中子”所组成。与此同时,科学家又发觉了与质子、中子、电子属于同一层次的为数不多的几个粒子。于是,一些物理学家认为,人类关于物质构成的探究,到此可谓“大功告成”。原来,物质就是由一个层次接一个层次的
4、粒子构成的。物理学家们把这些粒子命名为“基本粒子”,把它们看作是组成物质世界的“基石”。然而,试验探讨的发展,再一次否定了物质分割有极限的思想。大量寿命极短的不稳定粒子的出现,促使人们去考虑:所谓的基本粒子是否是由更深一层次的粒子所构成的? 当时,人们把基本粒子分作两类,一类是“轻子”(包括电子、中微子等),另一类是占据基本粒子家族绝大多数的“强子”(包括质子、中子等)。后来的试验既然发觉强子仍旧具有内部结构,那么顺理成章地,所谓“基本粒子”也就不再“基本”。 1964年,美国科学家盖尔曼等人提出“夸克模型”。他们认为,全部的强子都是由若干种叫做“夸克”的更深层次的粒子组成。西方人将这些粒子称
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