第二十二部分
1947年，英國科學家鮑威爾在研究宇宙線留下的徑跡時，發現一個質量是電子的2733倍的新粒子。人們給它起名為“π介子”，意思是質量介於質子和電子之間的粒子。它正是湯川秀樹所預言的作用力粒子。
日本物理學家湯川秀樹人們後來發現，有些π介子帶有正、負電荷，有些是中性的。帶正電荷的π介子起著質子間“交換力”的作用，而帶負電荷的π介子則起著反質子和反中子間的“交換力”作用。這兩種介子的壽命都很短，大約在10-14s後就衰變成μ子和μ子中微子，然後進一步衰變成電子和電子中微子。
以後，科學家們又陸續發現了K介子、ρ介子和ω介子等。這些介子都比π介子重，也都不能穩定存在，經曆很短的時間後即轉變為別的基本粒子。科學家們還利用高能加速器使粒子相互碰撞，從中又發現了一些新的介子。
海森堡因在量子力學方麵的貢獻而獲得1932年諾貝爾物理學獎，湯川秀樹因提出核子的介子理論獲得1949年諾貝爾物理學獎，鮑威爾因發現π介子而獲得1950年諾貝爾物理學獎。
電子在能級之間躍遷的時間
人們常用“一眨眼的工夫”來形容時間的短暫。根據測定，人類每次眨眼的時間約為04 s，這確實是一個非常短暫的時間間隙，但卻遠不是最短的。利用每秒可拍攝連續上百萬幅甚至拍攝數億幅畫麵的超高速攝影機以及最新的測量儀器，科學家們了解了許多在很短的時間內發生的科技與自然現象。
例如，為A到中C定調的調音叉振動一次的時間為025 s，一次閃電的整個持續時間約02 s，人類的耳朵分辨聲音的時間為01 s；蜜蜂拍打一下翅膀的時間約為5 ms，月亮每年環繞地球一圈的時間要延長2 ms，普通照相機的最短曝光時間為1 ms，2006年發現的118號元素在衰變前的存在時間隻有09 ms。
人能夠聽到的最高頻率的聲音周期為33 μs，CD音樂的采樣間隔為227 μs，炸藥在它的引信燒完之後大約24 μs開始爆炸，高速攝影時閃光燈的發光時間可達到10 μs，高速子彈打穿蘋果的時間為3 μs，核武器爆炸時在1 μs內釋放出巨大能量。
K介子的存在時間為12納秒(ns)，FM波段無線電短波的周期約為10 ns，光在真空中傳播1米距離的時間需要33 ns，個人電腦的微處理器進行一次運算約需2 ns。
最快的晶體管運行時間為數皮秒(ps)，室溫下水分子間氫鍵的平均存在時間為3 ps，由高能加速器產生的誇克粒子存在時間為1 ps。
完成決速化學反應通常需要數百飛秒(fs)，光與視網膜上色素的相互作用(產生視覺的過程)約需200 fs，分子中的原子完成一次典型振動需要10～100 fs，可見光的振蕩周期為13～26 fS。
不過，飛秒也不是最小的時間單位。1964年10月，來自35個國家的計量專家們彙集在法國巴黎，他們通過投票，決定正式在公製單位中采用“atto”一詞，用來描述10-18這一自然界極微小的量程，因此就有了“阿秒(as)”這一時間單位。1 as=10-18s，即百億億分之一秒。
科學家們在40多年前創造這一單位時並沒有相應的測量工具，因為這種單位實在太小了。假設令時間放慢，讓1 as延長到1 s的時間，那麼原來的1 s將會延長到300億年，這已經是宇宙年齡的兩倍了。然而如今，科學家們已經擁有了可以測量阿秒級物理量的儀器。
不久前，德國慕尼黑大學與馬克斯·普朗克量子光學研究所的科學家們用穩定的高速激光成功產生僅持續250 as的光脈衝。在如此短的時間中，光甚至還沒有走過一個細菌直徑那樣長的距離。
研究人員利用如此短暫的超短時激光閃光脈衝作為工具，探測到了原子核外高速旋轉的電子運動。他們在一團氫原子雲上用超短時遠紫外光脈衝將電子撞擊出來，每個電子出現時由於該瞬間光線的相位不同，其速度可能在紅色激光電場作用下被提高或降低。通過測量每個電子的動能，再加上已知紅色激光脈衝的周期，研究人員計算出從氪原子中發出的電子脈衝的時間為650 as，而電子在能級之間躍遷的時間大約隻有100 as左右。
20世紀60年代初出現的氫原子微波射器鍾Z子的壽命
過去人們認為，原子是構成宇宙萬物的最基本的粒子。後來原子被打破了，人們又認為組成原子的質子、中子和電子是基本粒子，質子與中子統稱為核子。近來人們又發現，質子和中子也不是最小的物質單元，它們仍然可以繼續分割為幾種更小的基本粒子類型。
此前人們隻知道萬有引力和電磁力兩種相互作用，單靠質子間的萬有引力遠遠不足以克服它們之間的電排斥力，物理學家開始猜測原子核內存在著第三種相互作用力，即“核力”。