基本介紹
- 中文名：粒子；
- 外文名：particle
- 定義：指構成一切物質實體的基本成分
- 所屬學科：核物理
發現歷程,粒子間的相互作用,最新進展,電子可分,新粒子的發現,
發現歷程
1897年湯姆生髮現電子，1911年盧瑟福提出原子的核式結構。繼而我們發現了光子，並認為“光子、電子、質子、中子”是組成物質的不可再分的粒子，所以把它們叫“基本粒子”。
19世紀末都認為原子是組成物質的最小微粒。發現了電子、質子和中子後，許多人認為光子和它們是組成物質的“基本粒子”。
逐漸發現了數以百計的不由質子、中子、電子組成的新粒子；又發現質子、中子等本身也有自己的複雜的結構。從20世紀後半期起，就將“基本”二字去掉，統稱為粒子。
20世紀30年代以來，人們在對宇宙射線的研究中陸續發現了一些新的粒子。
1932年發現了正電子；
1937年發現了 μ 子；
1947年發現了K介子和 介子；
後來還發現了一些粒子，質量比質子的質量大，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，產生新粒子或發生粒子衰變等粒子轉化現象。按照參與相互作用的性質將粒子分成以下幾類：①規範粒子。即傳遞相互作用的媒介粒子，已發現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。不直接參與強作用可直接參與電磁作用和弱作用的粒子，已發現的有電子、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強子。直接參與強作用，也參與電磁作用和弱作用的粒子。其中自旋為整數的強子稱為介子，自旋為半整數的強子稱為重子。強子的數目眾多，其中大部分是通過強作用衰變的粒子，其壽命極短，是不穩定的粒子，也稱為共振態。
最新進展
電子可分
劍橋大學研究人員將極細的“量子金屬絲”置於一塊金屬平板上方，控制其間距離為約30個原子寬度，並將它們置於約零下273攝氏度的超低溫環境下，然後改變外加磁場，發現金屬板上的電子在通過量子隧穿效應跳躍到金屬絲上時分裂成了自旋子和空穴子。
研究人員說，人們對電子性質的研究曾掀起了半導體革命，使計算機產業飛速發展，又出現了實際研究自旋子和空穴子性質的機會，這可能會促進下一代量子計算機的發展，帶來新一輪的計算機革命。
新粒子的發現
2009年03月27日搜狐科學訊息：據美國《國家地理》雜誌報導，科學家這周宣布，他們在美國伊利諾斯州的費米國家加速器實驗室里發現了一種奇異的新粒子，完全無法用現有理論對它進行解釋，它將可能打破現有物質構成的所有已知規則。這個新發現的粒子稱為Y(4140)，它不符合二種物質構成的已知模式，甚至科學家還沒有確定Y(4140)是由什麼組成的。
科學家一直認為夸克能以各種行之有效的方式結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個夸克組成的重子，如質子和中子。“但我們發現的這種新粒子不屬於這些夸克組合，這令人驚奇，”美國佛州大學的雅各布·科尼格斯伯格說，“據我們所知，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。”
粒子物理學家表示，此次發現的Y(4140)粒子是這些實驗室觀察到的具有類似非常規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生的，這樣發現新粒子Y(4140)的機率大約為百億億分之二十。費米實驗室的科學家發現，Y(4140)粒子在衰變過程中常常產生包含有一個底夸克(稱為B+介子)的粒子。對費米實驗室的數萬億次質子和反質子碰撞進行篩選後，科學家們確定了一個以非常規方式衰變的B+介子的小樣本。進一步分析表明，這些B+介子可衰變成Y(4140)。此外，科學家還發現Y(4140)粒子可衰變成一對其他粒子———J/psi和phi粒子，物理學家認為它可能是一個粲數和反粲數夸克組合。但是，對於這樣的一個構成來說，其衰變特性有違常規。
日本高能實驗室發言人、物理學家山內正則說，這是首次證實一個新的意想不到的Y態新粒子可衰變為J/psi和phi粒子。這個Y態可能和之前他們發現的Y(3940)有關，也可能是含有粲數夸克的外來強子的又一個例證。這些外來的夸克組合不屬於已知的介子和重子，理論物理學家正在對它們的真實性質進行破解，實驗人員也在繼續努力尋找更多這樣的粒子。
這一新粒子的發現向那些深諳夸克如何結合形成物質的粒子物理學家發出了挑戰。加上美國宣布發現了罕見的單頂夸克和其它幾項發現，物理學家實際上離尋獲希格斯玻色子（所謂的上帝粒子）已越來越近了，但他們現不得不重新思考物質是如何構成的。此研究成果發表在最新一期出版的《物理評論快報》上。
