[科普中國]-粒子；

粒子（particle）指能夠以自由狀態(tài)存在的最小物質(zhì)組成部分。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(rèn)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(jì)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(shí)驗(yàn)尚未發(fā)現(xiàn)其有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有些粒子實(shí)驗(yàn)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(shí)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。詞條詳細(xì)介紹了電子、原子核、介子、夸克、輕子、強(qiáng)子族等粒子。

發(fā)現(xiàn)歷程1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，1911年盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)。繼而我們發(fā)現(xiàn)了光子，并認(rèn)為“光子、電子、質(zhì)子、中子”是組成物質(zhì)的不可再分的粒子，所以把它們叫“基本粒子”1。

19世紀(jì)末都認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的最小微粒。發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子和中子后，許多人認(rèn)為光子和它們是組成物質(zhì)的“基本粒子”。

逐漸發(fā)現(xiàn)了數(shù)以百計(jì)的不由質(zhì)子、中子、電子組成的新粒子；又發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子等本身也有自己的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。從20世紀(jì)后半期起，就將“基本”二字去掉，統(tǒng)稱為粒子。

20世紀(jì)30年代以來，人們在對宇宙射線的研究中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些新的粒子。

1932年發(fā)現(xiàn)了正電子；

1937年發(fā)現(xiàn)了 μ 子；

1947年發(fā)現(xiàn)了K介子和 介子；

后來還發(fā)現(xiàn)了一些粒子，質(zhì)量比質(zhì)子的質(zhì)量大，叫做超子。

粒子間的相互作用粒子之間存在著相互作用，有強(qiáng)相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用，其中引力相互作用非常弱，可以忽略。通過這些相互作用，產(chǎn)生新粒子或發(fā)生粒子衰變等粒子轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。按照參與相互作用的性質(zhì)將粒子分成以下幾類：①規(guī)范粒子。即傳遞相互作用的媒介粒子，已發(fā)現(xiàn)的有傳遞電磁作用的光子和傳遞弱作用的W、Z粒子。②輕子。不直接參與強(qiáng)作用可直接參與電磁作用和弱作用的粒子，已發(fā)現(xiàn)的有電子、μ子、τ子和相伴的電子中微子ve、μ子中微子、τ子中微子及它們的反粒子共12種。③強(qiáng)子。直接參與強(qiáng)作用，也參與電磁作用和弱作用的粒子。其中自旋為整數(shù)的強(qiáng)子稱為介子，自旋為半整數(shù)的強(qiáng)子稱為重子。強(qiáng)子的數(shù)目眾多，其中大部分是通過強(qiáng)作用衰變的粒子，其壽命極短，是不穩(wěn)定的粒子，也稱為共振態(tài)。

最新進(jìn)展電子可分英國劍橋大學(xué)日前發(fā)布新聞公報(bào)說，該校研究人員和伯明翰大學(xué)的同行合作完成了這項(xiàng)研究。公報(bào)稱，電子通常被認(rèn)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(xì)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(gè)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(shí)分裂成了自旋子和空穴子2。

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(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，又出現(xiàn)了實(shí)際研究自旋子和空穴子性質(zhì)的機(jī)會(huì)，這可能會(huì)促進(jìn)下一代量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，帶來新一輪的計(jì)算機(jī)革命。

新粒子的發(fā)現(xiàn)2009年03月27日搜狐科學(xué)消息：據(jù)美國《國家地理》雜志報(bào)道，科學(xué)家這周宣布，他們在美國伊利諾斯州的費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)了一種奇異的新粒子，完全無法用現(xiàn)有理論對它進(jìn)行解釋，它將可能打破現(xiàn)有物質(zhì)構(gòu)成的所有已知規(guī)則。這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的粒子稱為Y(4140)，它不符合二種物質(zhì)構(gòu)成的已知模式，甚至科學(xué)家還沒有確定Y(4140)是由什么組成的。

科學(xué)家一直認(rèn)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(gè)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?！?/p>

粒子物理學(xué)家表示，此次發(fā)現(xiàn)的Y(4140)粒子是這些實(shí)驗(yàn)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(jī)率大約為百億億分之二十。費(fèi)米實(shí)驗(yàn)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(gè)底夸克(稱為B+介子)的粒子。對費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的數(shù)萬億次質(zhì)子和反質(zhì)子碰撞進(jìn)行篩選后，科學(xué)家們確定了一個(gè)以非常規(guī)方式衰變的B+介子的小樣本。進(jìn)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(rèn)為它可能是一個(gè)粲數(shù)和反粲數(shù)夸克組合。但是，對于這樣的一個(gè)構(gòu)成來說，其衰變特性有違常規(guī)。

日本高能實(shí)驗(yàn)室發(fā)言人、物理學(xué)家山內(nèi)正則說，這是首次證實(shí)一個(gè)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(gè)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(qiáng)子的又一個(gè)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(shí)性質(zhì)進(jìn)行破解，實(shí)驗(yàn)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(xiàng)發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)家實(shí)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(bào)》上。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李曉林 - 教授 - 西南大學(xué)