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2018年9月23日 星期日

基本粒子(Elementary Particles)



image source-Internet & Wikipedia


從古希臘時代的科學家便假想物質是由所謂無法分割的最小單位原子(atom)所組成,到了十九世紀初,英國科學家道耳吞(John Dalton)根據一些實驗的結果,提出了原子說。而在牛頓時代,科學界則對光到底是粒子還是波動存在爭議(光具有繞射干涉以及偏極化的波動特性,同時也帶有直線前進反射光電效應(十九世紀發現)與康普頓效應(二十世紀發現)的粒子特性 )。直到約十九世紀以前,原子的存在與否仍存在爭議,一些物理學家甚至認為物質是由能量所組成,而分子甚至不過是理論上的一種假想。直到1897年英國湯姆生(Joseph John Thomson)發現電子與1911年英國拉塞福(Ernest Rutherford)發現原子核,而後來發現原子核也是由質子和中子所構成。(1919年拉塞福再發現質子以及1932年英國查兌克(James Chadwick)發現中子。)1924年法國德布羅依(Louis Victor de Broglie)提出物質波的理論(電子的波動性質)1930年美藉奧地利人包利(Wolfgang Pauli),為了解釋β衰變過程中電子能量連續分佈的特性時提出了微中子。20世紀前、中期的基本粒子是指質子、中子、電子、光子和各種介子(1935年日本湯川秀樹提出「介子論」。)以及相對的反物質粒子,這是當時人類所能探測的最小粒子。隨著觀測宇宙射線與加速器實驗和量子場論的進展,發現質子、中子與介子是由更基本的夸克(1964年美國蓋爾曼(Murry Gell-mann)提出夸克模型。)和膠子所組成。同時人類也陸續發現了性質和電子類似的一系列輕子,還有性質和光子、膠子類似的一系列規範玻色子。這些是現代物理學所可以理解的基本粒子。
隨著近代物理學的不斷發展,人類對物質構成的認知逐漸深入,因此基本粒子的定義隨時間也有所變化。目前在標準模型理論的架構下,已知的基本粒子可以分為費米子(包含夸克和輕子,構成物質)以及玻色子(包含規範玻色子和希格斯粒子(1964 年英國希格斯(Peter Ware Higgs)發表希格斯機制理論。),作為基本力間的交互作用)。由兩個或更多基本粒子所組成的則稱作複合粒子。標準模型共61種基本粒子中,希格斯玻色子是最後一種被實驗證實的粒子。
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