| 基本粒子 fundamental particle 指比原子核更小的物质粒子。20世纪30年代前，人们知道的基本粒子只有电子、质子、中子和光子。随着观测和实验技术的提高，目前已发现的基本粒子有三十余种，连同共振态粒子(半衰期短达10-23秒的基本粒子)已达三百余种。每一种基本粒子都有确定的质量、电荷、自旋及平均寿命等性质。基本粒子中除少数几个不会自动衰变外，大多数是不稳定的，在经历了一定的平均寿命后转化为别种基本粒子。通常按基本粒子的质量及主要相互作用方式将其分为光子、轻子、介子、重子(包括核子和超子)四类。每种基本粒子都有其相应的反粒子，如电子与正电子、质子与反质子、中子与反中子、中微子与反中微子、介子与反介子、超子与反超子等等。基本粒子之间的相互作用方式，除万有引力作用和电磁相互作用外，还有弱相互作用和强相互作用。实际研究中，由于引力相互作用在微观世界中显得极其微弱，因此几乎可以忽略不计。传递这四种相互作用的媒介分别称为“引力子”、“光子”、“中间矢量玻色子”和“π介子”。基本粒子在相互作用中可以互相转化，如正负电子对可以转化为两个或三个光子。基本粒子在相互作用时，不仅遵从宏观物理学的一些守恒定律，如能量守恒定律、动量守恒定律、电荷守恒定律、角动量守恒定律等，而且遵从一些新的守恒定律，如重子数守恒定律、轻子数守恒定律、同位旋守恒定律、奇异数守恒定律等。其中有些守恒定律只在某种相互作用中成立，而在另一些相互作用中就不一定成立。如在弱相互作用中，同位旋、奇异数、宇称等就不守恒。基本粒子既具有粒子性，又具有波动性，是波粒二像性的统一体。基本粒子及其一系列特性的发现，再次表明自然界的物质结构是分层次的，这种层次是无限的。大量的观察和实验事实表明，基本粒子并不是物质分割的极限，并不是构成物质的最小单元。60年代末和70年代初，在高能电子和高能中微子对质子的非弹性散射实验中，显示出质子内部有彼此几乎没有相互作用的点状物。这一发现说明强子内部有更基本的结构，“坂田模型”、“夸克模型”、“层子模型”的相继建立，就是对基本粒子内部结构的反映。基本粒子和原子一样是不可穷尽的。 |