易坊好文馆

  1. 首页 > 生活百科 >

发现 微观粒子发现史之十：误打误撞一夜成名的印度人( 二 )


符合玻色爱因斯坦统计的粒子就是玻色子，玻色子自旋为1，在同一个能级上能容纳无数多个粒子，这就不符合泡利不相容原理了，泡利说的粒子都是自旋1/2的，而且同一个能级上不允许有两个完全状态相同的粒子，当时知道的玻色子只有一个就是光子。
【 发现|微观粒子发现史之十：误打误撞一夜成名的印度人】再来看一下光子有什么作用吧，首先光子不能构成物质，从来就没有听说过什么东西是光组成的，再看看什么时候有光，正反物质湮灭时有光，电子跃迁时有光，这就对了，光就是用来传递电磁力的。
这就好办了，看来粒子分为两种，一种叫费米子，符合费米-狄拉克统计，是构成物质的，一种叫玻色子，符合玻色-爱因斯坦统计，是传递力的，费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计在宏观下的近似就是麦克斯韦-玻尔兹曼统计，之所以之前出现紫外灾难什么的都是由于物理学家使用的是麦克斯韦-玻尔兹曼统计，而玻色犯了一个错误，对麦克斯韦-玻尔兹曼的引用错了，而是考虑了海森堡的测不准原理，所以就直接推导出来了爱因斯坦的光量子假说，他的推导其实使用的就是玻色-爱因斯坦统计，这下说清楚了吧。
既然光子是传递电磁力的，不是有四种力吗？除了电磁力还有弱相互作用、强相互作用和引力，它们是不是也有传递力的粒子呢？
传递强相互作用的就是胶子，这个名字取得终于有点象人话了，胶子就象是胶水一样把夸克粘在了一起，胶子和夸克一样具有色荷，也就具有了色场，胶子形成的色场跟一根弦一样，夸克要想跑出去玩，必须打破胶子的束缚，这就要象拉伸一根弹簧一样拉伸，这根弦越长需要的力也就越大，这就是我们前面《微观粒子发现史之八：夸克君临，天下震动》中说的"渐进自由"，这也形成了夸克禁闭，要是能量非常非常大呢，自然就把弦拉断了，不过这个能量已经大到了从真空中激发出一对正反夸克，激发出来的反夸克和飞出来的夸克组成一个介子，激发出来的正夸克则迅速补上了原来夸克的位置，这也是为什么一直发现不了单独夸克的原因。
发现 微观粒子发现史之十：误打误撞一夜成名的印度人
文章插图

这些都还是理论设想，严格来说还只是假说，要想让假说成为现实，必须要有实验验证，1978年，德国科学家宣布发现了三喷注现象，这表明确实有胶子存在。
先简单说一下什么是喷注现象。
喷注就是在高能碰撞和衰变过程中产生的呈喷射状的粒子团。高能粒子碰撞时可产生大量粒子，要是新产生的一些粒子在空间某一方向附近以一定动量范围的动量射出，则这些粒子称为一个喷注。
在高能电子和正电子碰撞产生大量强子的实验中，一般表现为双喷注，这就是产生了一对夸克和反夸克，由于夸克禁闭，产生的夸克不能单独飞出就演化成了两个强子，这就是双喷注。要是产生了一对正反夸克和一个胶子呢，同样由于色禁闭，它们也不能单独飞出，就形成了三个强子飞出，这就是三喷注。
发现 微观粒子发现史之十：误打误撞一夜成名的印度人
文章插图

由于发现了三喷注，证明了胶子确实存在。
不过发现一个问题没有，这个三喷注现象居然是德国人发现的，这回怎么不是美国人了呢？
咱们在前面说过，现代物理学发展都成了一个烧钱的游戏了，科学家们也都成了一堆"公款嫖娼"的奇人，由于二战后，美国人财大气粗有钱建造各种加速器对撞机，所以美国人一直站在了世界之巅，不过欧洲也并不开心，不管怎么说，美国人也都是欧洲发配去的罪犯贫民的后代，看着这些"下等人"天天耀武扬威，贵族们有点不开心。
不开心又能怎么样，当然是迎头赶上，于是欧洲就开始砸钱造各种加速器对撞机，这一造还真对了，弱相互作用的传递力的玻色子就让他们找着了。
之所以传递弱相互作用力的玻色子难以找到，是由于需要的能量太高了，要达到90GeV，之前丁肇中博士发现J粒子也不过才用了3.1GeV，这一下子要提高30倍，不过该建还得建。
1976年，欧洲核子中性决定建设大型正负电子对撞机，这会把电子加速到接近光速，能量会达到45GeV，这还是不够呀，才一半了，不是对撞机呀，那边还有一半呢，两个一撞就有90GeV了。
不过这个计划建设周期有点太长了，差不多得十几年，这可让物理学家们不爽，要知道晚一天就有可能失去一个诺贝尔奖，何况十几年呢，物理学家们决定不再"公款嫖娼"了，还是自己动手吧。

推荐阅读


上一篇：双星 最新发现：这颗毫秒脉冲星，需要37.3亿年才能演化到目前状态！

下一篇：太空 太空战中的天基武器技术