第17章 漫遊粒子世界(3)(2 / 3)

另外,由基礎粒子組成的一些複合粒子與實驗事實存在著尖銳的矛盾。最典型的例子,超子Ω-,兩個基礎粒子和一個反基礎粒子不論采取什麼樣的組合方式,都不能滿足Ω-粒子基本性質的要求。也就是說,用基礎粒子組成Ω-粒子是行不通的。

更何況p、n、Λ這些基礎粒子本身也存在著內部結構,把這些粒子作為組成強子的基本成分顯然是不妥當的。

這些困難表明,阪田模型還很不完善,有待人們進一步改進和完善。盡管如此,雖然隻轟動一時,但卻給人們留下了許多有益的啟迪。

從元素周期表得到的思考

1869年,俄國偉大的化學家門捷列夫(1834—1907年)建立起來的元素周期表,不僅將幾十種元素之間的內在聯係,各元素物理、化學性質呈現出的周期性變化規律揭示得清清楚楚;而且還預言了一些當時尚未發現的元素。雖然已時隔一個多世紀,但元素周期表研究問題的方法仍然有著重要的指導意義。

依據元素周期表有益的啟示,仿照類似的辦法,把人們已經發現的為數眾多的各種粒子,按照某些特征進行分門歸類,從中尋找一些規律性的東西。這樣,在一定程度上也可以揭示出粒子的性質及其內在聯係。在原子核物理學和粒子物理學中這是一種比較有效的研究問題的方法;如果再與其他途徑和方法加以配合,將會更好地研究粒子的性質及粒子間的相互作用。在這種思想的指引下,美國著名的理論物理學家默裏·蓋爾曼(1929—)和以色列物理學家尼曼分別於1961年和1962年在阪田昌一模型的基礎上提出了強子分類的方案。按照粒子的一些基本屬性,諸如質量(m)、電荷(Q)、自旋(J)等進行分組排列,在每一組中,將已經發現的粒子盡可能地包括進去;同時,還能夠依據排列的規律預言新粒子的存在。比較成功的分類方法有如下幾種。

重子的八重態法

將8個質量最小的重子:p、n、∑+、∑°、∑-、Ξ+、Ξ-、Λ,按照粒子的某些性質進行排列,這8個重子組成一個非常規則的對稱圖形——正六邊形。每個粒子位於圖形的頂點或中心位置(圖6-6)。有趣的是,這8個粒子的自旋相同,都是12,屬於費米子;各粒子的質量彼此相差很少:質子的質量是938MeV,中子的質量為939MeV,∑超子的質量為1190MeV,Λ粒子的質量是1115MeV,Ξ粒子質量是1320MeV。這微小差異的存在,源於強相互作用所致。設想,如果不存在這種相互作用的話,這8個粒子的質量應該是相同的。這一點如同電磁相互作用的存在,導致質子與中子的質量存在差異的道理是一樣的。由這些情況的分析,不難看出,這8個重子可以看成同一種粒子的不同狀態,將它們劃為一組,稱為重子的八重態。正如大家已經知道的,質子與中子統稱為核子,也就是說,質子和中子是核子的不同狀態,質子帶有電荷,而中子不帶有電荷。

將這8個重子的反粒子,按照相同的方式進行排列,可以得到同樣的圖案。