【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí)，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計(jì)算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。?

第十二章宇宙射線和基本粒子

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳；電荷的單位靜庫（1庫倫=3×10?靜庫）；電勢的單位靜伏等于300伏特。另外這套老教材中力的單位常用公斤、克等，但如今是不允許的，力是不能使用質(zhì)量單位的?！?/span>

§12-2基本粒子

【01】通過對(duì)宇宙射線和高能粒子引起人為核變化的研究，我們認(rèn)識(shí)了許多比原子更簡單更“基本”的粒子，除了前面各章已經(jīng)講到的光子、電子、質(zhì)子和中子以外，我們又發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量比質(zhì)子重的各種超子，質(zhì)量介于質(zhì)子和電子之間的各種介子，質(zhì)量跟電子相同帶有正電荷的正電子，以及質(zhì)量比電子小得多的中微子等，現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的將近300種，這些粒子是人們到目前為止所知道的組成物質(zhì)的最基本的單元，所以人們稱它們?yōu)?strong>基本粒子。

【02】對(duì)基本粒子的研究，使人們了解了它的許多特征，例如：

【03】它們有的是中性的，有的是帶正電的，有的是帶負(fù)電的，而帶電粒子所帶的電量總是等于基本電荷的電量（即 4.8×10?1o 靜電系單位）。

【04】它們的質(zhì)量也是各不相同的。質(zhì)量大的超子，比電子質(zhì)量大 2585 倍，質(zhì)量小的中微子，還不到電子質(zhì)量的 1/2000? 。

【05】基本粒子可以相互轉(zhuǎn)化，并且它們一般都是不穩(wěn)定的。在相互轉(zhuǎn)化中產(chǎn)生的單個(gè)基本粒子平均壽命都很短，很快又自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌牧Ｗ樱ǚQ做基本粒子的衰變），只有經(jīng)過復(fù)雜細(xì)致的探測才能發(fā)現(xiàn)這些粒子的存在。

【06】基本粒子在相互轉(zhuǎn)化時(shí)還釋放出巨大的能量來，其數(shù)值甚至比原子核裂變或聚變時(shí)所釋放出的能量還要大得多。例如，在負(fù) μ 介子的衰變??和中性 K 介子的衰變??中都有巨大的能量釋放出來。

【07】理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明：每一種基本粒子都有它的反粒子，反粒子的質(zhì)量和原來的粒子相同，所帶的電荷和磁性跟原來的粒子相反。例如電子 e? 的反粒子就是正電子 e?；質(zhì)子 p 的反粒子是反質(zhì)子（1955年被發(fā)現(xiàn)）；中子 n 的反粒子是反中子 （1956年被發(fā)現(xiàn)，磁性與中子相反）；π? 介子的反粒子是 π? 介子；μ? 介子的反粒子是 μ? 介子；K? 介子的反粒子是 K? 介子；中微子 的反粒子是反中微子 ；而光子 γ，中性 π 介子 πo 的反粒子就是它自身。并且每一對(duì)正反粒子相遇，還會(huì)發(fā)生“湮滅”的現(xiàn)象，也就是轉(zhuǎn)化為其他粒子的現(xiàn)象。例如電子和正電子相遇轉(zhuǎn)化為兩個(gè)光子 e?＋e?→γ＋γ? 。其他的正反粒子相遇，也會(huì)發(fā)生“湮滅”，轉(zhuǎn)化成為光子或介子。根據(jù)正反粒子的對(duì)稱，有些科學(xué)家認(rèn)為宇宙間可能存在著一種反物質(zhì)，這種反物質(zhì)的原子核是由反質(zhì)子和反中子組成的，核的外面有正電子圍繞著旋轉(zhuǎn)，也就是說，組成這種物質(zhì)的基本粒子都是反粒子。

【08】基本粒子除了光子以外，一般又分為輕子、介子和重子三大類，下面列出的是一些重要的基本粒子的數(shù)據(jù)：【超子（反西格馬負(fù)超子）是1960年我國物理學(xué)家王淦昌所領(lǐng)導(dǎo)的工作組首先發(fā)現(xiàn)的】

【09】基本粒子的互相轉(zhuǎn)化，種類繁多，表現(xiàn)也十分復(fù)雜，這是粒子之間的內(nèi)在聯(lián)系和互相作用的多樣性的結(jié)果?；玖Ｗ硬粌H可以轉(zhuǎn)化為另一種粒子，并且它的能量還能受到“激發(fā)”，從而增加它內(nèi)在變化的能量，這些都表明我們已經(jīng)不能把這些粒子當(dāng)作“基本的”“不可分割”的粒子來看待了。隨著人們對(duì)于基本粒子互相聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的規(guī)律的深入的研究，這些“基本粒子”也將漸漸失去它最初作為組成原子的最基本的微?；騿卧哪欠N意義，而對(duì)于基本粒子的結(jié)構(gòu)問題也已經(jīng)提了出來，這也說明物質(zhì)世界是不可窮盡的，人的認(rèn)識(shí)能力也是無限的，隨著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們對(duì)于基本粒子和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)也將不斷地深入下去。目前對(duì)于基本粒子的研究工作正在迅速的發(fā)展著，世界各國都很重視這方面的研究工作，基本粒子轉(zhuǎn)化時(shí)所釋放的能量是巨大的，如果也能使這種基本粒子的轉(zhuǎn)化連續(xù)和有控制地進(jìn)行，那將使人們獲得比原子核能更為巨大的能量。對(duì)于基本粒子日益深入的研究，正在逐步揭開物質(zhì)構(gòu)造的秘密，并為獲得新的巨大的能源提供了可能。

習(xí)題12-2

1、什么叫基本粒子？基本粒子可以分為哪幾類？

2、什么叫基本粒子的衰變？

3、反粒子的特點(diǎn)是什么？

4、電子、中子和質(zhì)子的反粒子各是什么？并寫出它們的符號(hào)。