第467章 我成啦！道爷我成啦！
关于世界本质的探索，人类自古以来从未停止过。
早在两千多年前，古希腊哲学家德谟克利特就提出了著名的“原子论”。
该理论认为：
1、世间万物，均由极小的原子微粒构成；
2、原子是实心物质，不可再分；
3、宇宙的本源是原子和虚空，原子组成物质，虚空是原子运动的场所。
用现在的观点看，德谟克利特的理论依然称得上惊艳。
他构想出原子这样一种基本粒子，通过排列组合，形成万物，符合大自然的简洁之美。
因此，原子论一直统治学界一千多年。
直到1803年，英国化学家道尔顿继承了古希腊的原子论和牛顿的微粒说，发表了集大成之作的现代原子论。
其核心思想是：
1、组成不同物质的原子是不同的；
2、不同原子之间可以通过化学反应形成新的物质。
可以明显看出，道尔顿的原子论相比德谟克利特的原子论，深度不可同日而语。
而且道尔顿是通过大量的化学实验和测量工作，才得出了这个结论。
因此，他的原子论代替了古希腊原子论，继续统治学界近100年。
直到1897年，汤姆逊发现了电子，人类终于揭开了原子内部的奥秘。
原来，原子并不是基本粒子！
于是，关于原子结构的研究成为重点。
很快，质子、中子被发现，中微子概念被提出。
前面说过，1936年，安德森在宇宙射线中发现了μ子。
当时的物理学家们虽然很高兴，但同时也非常困惑。
因为μ子的出现破坏了“宇宙的简洁和美感”。
μ子完全就是放大版的电子，除了质量外，它的所有性质都和电子一样，什么自旋、同位旋等。
因此，物理学家就奇怪：
“宇宙已经造出了电子，为什么还要造出μ子？”
“这完全是多余的啊。”
谁都解释不了这个问题。
接着，鲍威尔在1947年又发现了传递强力的π介子。
现在的粒子家族变成了：质子、中子、电子、中微子、μ子、π介子、光子。
这里要提一下，π介子按照海森堡的同位旋理论，有三个空间投影，代表了三种电荷状态。
分别是：π+/π-/π0。
当时的物理学家认为，这些粒子都是基本粒子，不可再分。
很快，宇宙射线领域迎来了超级大爆发。
40年代末至50年代初，物理学家几乎每个星期，都能从宇宙射线中发现新的粒子。
短短几年，发现的新粒子就有七八十种。
其中最重要的是美国物理学家罗切斯特和布特勒发现的一批新粒子。
它们可以分为两类：
第一类称为【Κ介子】。（注意，这个字母不读Kei，而是希腊字母，读卡帕。）
包括Κ+、Κ-、Κ0、反Κ0。
Κ介子跟π介子一样，也是传递强力，不过前者的质量比后者更大。
第二类称为【超子】。
其实超子的本质就是类似质子、中子这样的重子。（都是由夸克组成）
但是因为它们的质量远高于质子和中子，于是就称为“超越一般重子的重子”，简称“超子”。
超子包括：Λ、Σ+、Σ0、Σ-、≡0、≡-。（嗯，我也不会读）
这两类粒子，全都与强力有关。
这时，大家可能发现一个小问题了。
随着粒子越来越多，仅仅按照重量法分的重子、轻子有点不合适了。
于是，物理学家将所有和强力相关的力统称为【强子】。
希望从相互作用的角度梳理粒子的性质。
强子就包括了重子和介子。
重点来了！
物理学家在研究强子的时候，发现了一个非常奇怪的现象。
以Λ子为例，它是强力作用的产物，性质不稳定会发生衰变。
Λ子会衰变成π-介子和质子。
那么很显然，物理学家就想，π-和质子在强力的作用下，也会变成Λ子。
然而，实验结果却发现，π-和质子是在弱力的控制下，变成了Λ子。
这里要提一下，怎么才能知道粒子衰变受什么力控制呢？
把两个粒子相互作用比喻成两个靶面碰撞。
碰撞面积越大，则就越容易发生碰撞。
而物理学家发现，力越强，则碰撞面积越大。
四大力按照强度排序：强力＞电磁力＞弱力＞引力。
所以，物理学家通过测量碰撞截面，就能知道粒子的作用过程是受哪个力控制。
回到上面，要如何解释Λ子的问题呢？
这时候，美国物理学家盖尔曼提出了一个新的量子数：“奇异数”。
这是一个和同位旋类似的量子数，是盖尔曼在研究了大量的粒子性质后，假想的一个量子数。
想的过程也很简单，就是加减乘除硬凑。
比如一个粒子衰变中，有重子数1、轻子数1、电荷数+1、自旋1/2、同位旋2/3等等量子数。
按照规律，这些量子数的数值在作用前后都需要守恒才行。
但是现在Λ子不守恒了。
好办，新加个奇异数凑守恒就行了。
就是如此朴实无华的理论。
这里，其实也能体现出民科和真正物理学家的区别。
前者的凑，那是毫无理由和基础的凑；而后者的凑，是在深入研究已有结果的基础上，能完美解决问题。
两者不可混为一谈。
解决了不守恒的问题后，物理学家开始系统地研究这些新粒子。
很快，大家就发现，通过让这些已知的粒子发生碰撞，能得到很多的人造新粒子。
（碰撞产生新粒子有相应的理论能证明，这里就不提了。）
于是乎，到了60年代，粒子家族的成员已经超过了300种，连希腊字母都快不够用了。
其中绝大部分都是各种各样的强子。
最重要的是九种介子和九种重子。
九种介子：ρ+、ρ0、ρ-、K*+、K*0、反K*0、K*-、ω、ф。
九种重子：Σ*-、Σ*0、Σ*+、≡*-、≡*0、Δ++、Δ+、Δ0、Δ-。
这些粒子同样拥有自己的电荷数、重子数、同位旋数、奇异数等各种量子数。
这时候，物理学家们已经被300多种粒子折磨的死去活来。
比如发现兰姆位移的那个兰姆，就曾无奈地说过：
“以后谁要是再发现新粒子，先罚他1000美元再说。”
可见越来越多的粒子已经把大家都逼疯了。
要是在以前，发现新粒子是多么大的荣誉啊，整个学界都要震惊，普天同庆。
但是现在，新粒子多到物理学家已经想吐了。
果然，什么东西一玩腻了，就没意思了。
而且，大家也不需要把这些粒子记得那么清楚。
因为费米也记不住
他还打趣说：“谁要是能记住所有的粒子名称，谁就能成为生物学家了。”
好一个鄙视链啊。
玩笑归玩笑。
这时候，一个最严峻的问题摆在了物理学家面前：
“这些粒子都是不可再分的基本粒子吗？”
在当时，所有物理学家都会异口同声地回答：
“不可能！”
“绝对不可能！”
“这些粒子数太多太杂了。”
“我们的宇宙是那么的美丽和对称，绝对不可能有如此臃肿垃圾的底层代码。”
所谓屎山代码，物理学家也是深恶痛绝的。
于是，粒子物理学有了新的目标：揭开强子的内部之谜。
物理学家们坚信，这些不同的强子，肯定是由更基本的粒子组成。
就像元素只有几十种，却能组合成成千上万的化合物一样。
提出更基本的粒子谁都会，但关键是有什么证据？如何证明？
很多物理学家都提出了各种各样的模型。
但最终全部都失败了。
这时，提出奇异数的盖尔曼又出手了。
他和其他人的想法都不同。
“咱先别管那个更基本的粒子是什么。”
“先把已有的这些强子们进行更细致的分类吧。”（李奇维提出的思想）
那么，要怎么分类呢？
盖尔曼不愧是绝世天才，他从量子数守恒的原理出发，把强子按照量子数进行分类。
他画出了一个非常类似【华夏八卦图】的图形。
他把那些强子按照量子数的某种规则，放在八卦图的各个节点。
前面说过，粒子会发生衰变，变成新的粒子。
所以，八卦图节点之间的连接就是衰变行为。
这样一来，从哪个粒子到哪个粒子的路径就一目了然了。
但这时候又产生了一个问题。
八卦图只有八个节点，而新发现的却有九种介子、九种重子。
九比八多一，仿佛是大道的一线生机。
当强行把九种粒子放入八卦图后，图形就不对称了，露出了一截小尾巴。
这时候，物理学家的信仰又开始发挥作用了。
“宇宙一定是简洁而对称的！”
盖尔曼灵感爆发，大笔一挥：
“这里应该还存在一种新粒子！”
“加上它，八卦图就变成了强子十重态，依然是对称的。”
盖尔曼把这个新粒子称为“Ω粒子”，它是一种重子。
很快，1964年，物理学家通过Κ-介子与质子的碰撞，发现了Ω粒子。
盖尔曼一战封神！
这个成果也是他获得诺奖的主要原因。
但到了这里，故事还没有结束。
强子的内部到底还有没有结构呢？
此时，盖尔曼已经是强子领域的绝对权威。
他的分类法让杂乱无章的粒子变得非常规整，犹如掌上观文。
盖尔曼再次发起冲锋。
他的思路很简单，先假设存在一个这样的基本粒子，它能组合出目前已知的任何强子。
靠什么组合？
想必聪明的你肯定猜到了。
没错，还是量子数。
盖尔曼故技重施，通过量子数来“硬凑”。
他构想了三种基本粒子，分别是：上夸克u、下夸克d、奇夸克s。
此外，还有它们各自的反版本，即反上夸克、反下夸克、反奇夸克。
前面说过，在八卦图中，通过量子数的加减就能解释粒子的衰变秘密。
而现在这六种夸克也有自己的量子数。
盖尔曼就想：
“只要我通过六种夸克的量子数，能组合出所有已知强子的量子数，那不就说明夸克就是更基本的粒子吗？”
说干就干！
一干还真行！
盖尔曼的夸克模型，真的能组合出当时已知的所有强子。
其中，两个夸克能组成一个介子；比如π+介子是由一个上夸克和一个反下夸克组成。
三个夸克能组成一个重子；比如，质子就是由两个上夸克和一个下夸克组成。
可以看出，牛逼哄哄的夸克和夸克模型，其实完全就是靠量子数硬凑出来的。
不是大家想象的那种：一位大佬绞尽脑汁，通过各种复杂深奥、高深莫测的理论推导出来的。
好像我上我也行的样子。
1964年，盖尔曼正式发表了自己的夸克理论。
很显然，当时大部分物理学家都不接受这个理论。
“这他娘硬凑出来的能行吗？”
“就算是大佬也不能这么玩吧。”
而且最重要的是，夸克所带的电荷是分数，这就有点太扯淡了。
电子的电荷是一个单位基本电荷，经受住了无数的考验。
而电子又是公认的基本粒子，不可再分。（盖尔曼的理论中，电子也不可分）
所以，分数电荷算怎么回事？
但盖尔曼毕竟是超级大佬，他的理论再离谱，大家也会去研究。
毕竟之前人家凑出来的Ω粒子，最后还真的被找到了。
也许夸克是同样的情况。
于是，很多人开始寻找夸克这个“更基本的粒子”。
结果怎么说呢？
既找到了又没有找到。
因为实验人员发现用电子撞击质子时，确实撞到了质子的某种内部结构。
这表明，质子并不是基本粒子，它的内部还有东西。
但是不是盖尔曼预言的夸克，谁也说不准，因为夸克太小了，超出了检测能力。
所以，最后得出结论：夸克可能存在。
盖尔曼再次封神！
这时候，有人着急了：
“作者，你怎么还没讲到标准模型啊。”
不急。
从1964年到1974年，这十年间，盖尔曼的夸克理论越来越受到重视。
因为新发现的各种强子现象，都可以用三种夸克和它们的反夸克解释。
看来三种夸克就是基本粒子了。
然而，就在这时，一位华人大佬出手了！
“三个夸克它也不对称啊！”
(本章完)
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