粒子

如果说一个原子的大小与足球场相仿,那么质子这个小家伙就可以说比足球场上的一只蜘蛛还小。质子由两个上夸克和一个下夸克组成,它也许不能算作基本粒子,但是它在量子世界中的作用相当重要。就是这个小家伙组成了浩瀚宇宙中每个原子的原子核。它是个快乐的粒子,永远充满正能量(带正电荷)!

大多数时间里,你会发现这个负能量(带负电荷的)粒子只是在它位于原子内的小窝——或者说轨道——里打转转。我们应该对它满怀感激。多亏了它——要不是它和它的小伙伴,我们不会有电。因为它有着十足的人格魅力(磁力),你很少看到电子落单,而是会发现它永远在寻找机会与其他粒子,还有其他电子交朋友。就是因为电子部落内部的纠缠组合,这个宇宙中才会发生种种化学反应。

再没有比这个团体——夸克天团更迷人的粒子组合了。据我们所知,夸克阵容中有六个明星,它们分别是上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克。因为这些名字听起来实在古怪,你一定以为夸克在亚原子世界中扮演着愚蠢小丑那种角色吧。那你可就错了。作为无法被进一步分解的基本粒子,这些角色相当于建造几种其他粒子——如质子、中子和强子的砖瓦。它们可不是什么愚蠢的小丑!

如果你对中微子及同类粒子不熟悉,那你应该好好认识一下它们了。每一天,每一秒,它和它上万亿的朋友都在穿过你的身体。不过,别担心——尽管物理学家还没有透彻地了解这些喜欢穿墙打洞的小东西,但它们肯定不会伤害你。中微子的质量近乎零,而且极少与普通物质构成的事物互动,比如说你的狗、猫、你姑妈或者你姑妈的发型之类的。中微子有三种“味道”:电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。不过,你可别把它们往嘴里放,因为——哦,等等……很可能现在你的嘴里就有一大堆中微子呢。

别被“弱力玻色子”这样的外号糊弄了。这些大块头在基本粒子的王国中可是重量级的人物。不过,你很难不对它们产生同情,因为它们的寿命是果蝇的百万分之一,W和Z玻色子的寿命刚好长到让它们完成任务,然后它们就“扑街”了。它们的任务是什么?还真不是什么容易的活儿。这些玻色子负责促成自然的一种基本力——弱(核)力的产生,起到在其他粒子间运送这种力的作用。多亏有了W和Z玻色子,我们才活在这世上,因为没有弱力的话,太阳就无法燃烧,我们也就晒不到阳光了!

希格斯玻色子可能是世界上最有名的粒子了,它是最近才被人们发现的,一经发现,便成为全世界头条的焦点。可是,希格斯玻色子并非一出道便声名显赫;相反,它和物理学家们玩了几十年的捉迷藏,像是在调戏粒子物理学的标准模型。为什么它得到了如此关注?我们这么说吧:这个小家伙能让物质具有质量!想象一个由无质量的物体组成的宇宙吧。大家无法在公园中休闲漫步,也没法踢足球赛,什么活动都无法进行。我们只会以光速移动!希格斯玻色子是怎么做到的呢?我们知道,它们都待在希格斯场中,和弱核力、电磁力打交道,赋予其他粒子各自的质量。要说希格斯玻色子不只是一位名流,并非没有道理,它是宇宙交响乐的首席演奏师。