基本粒子的发现

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(1)电子的发现。电子是最早被发现的一种基本粒子，质量为 9.109 53X10“克，所携电荷量为1602189X10-库1897 年，汤姆生在剑桥卡文迪许实验室测定了阴极射线粒子流的速度，进而从它们在电磁场作用下的偏转情况测得电子的电荷与质量比值(荷质比)，从而确定了电子带负电，其质量约为氨原子质量的 1/2000，电荷与氢离子电荷相等，符号相反。1917 年，美国物理学家密立根用油滴仪精确测得电子电荷是电荷的最小单位，质量是氢原子的 1/1 836。(2)质子。从理论上讲，卢瑟福在 1911 年提出原子结构假说时就发现了质子。因为在此之前，汤姆生提出的“葡萄干面包”模型设想原子的质量就是电子的质量，如氢原子核由 1 836 个电子组成，他还没有想到原子核中另一种带正电荷的粒一一质子的存在。卢瑟福则认为电子并不存在于原子核内，而是在核外绕核旋转，原子的大部分质量集中在原子核内。1919子年，卢瑟福还首次用人工核反应的方式制造出游离态质子。
质子的结构很稳定，当代关于 4种作用力大统一的理论提出的关于质子可能衰变的预言，至今没有任何实验能证明这一点，但也不能因此断言质子的寿命是无限长的。
(3)中于的发现。中子的发现是很富有戏剧性的。因为中子不带电，在电磁场作用下不发生偏转，也不能使云雾室中的空气或照相乳胶电离，在观测中常被忽略，所以直到 1932 年，它才被英国科学家查德威克真正发现。当他用。粒子轰击锁靶时，实验中产生一种大能量的粒子，由于它不带电，只能从它穿过石蜡时产生的次级散射计算出它的质量(能量)，为电子的1 835.64倍。
中子和质子的另一个区别是它不稳定，平均经过 15.3分钟即变为质子，并产生一个电子(4)正电子的发现。正电子又称阳电子，是电子的反粒子，它为反物质的探索打开了思路。
1932年，美国物理学家安德森使用威尔逊云雾室拍摄宇宙射线中包含的粒子运动轨迹时，发现了有些粒子在云雾室电场作用下产生路径弯曲的运动，偏转的方向和电子相反，而它们的质量与电子相同，这表明它们是带正电荷的电子，符号是
C+早在1928 年，英国物理学家狄拉克在求解自己建立的、描述电子运动的相对论波动方程时，开平方根得出2个电子能量值。按经典力学概念，负能量根是不合理的，应舍去。但狄拉克认为，负能量相当于电子具有负质量，这只是意味着它的加速度方向和受力方向相反。为了说明负能量的合理性，狄拉克假设，所有负能态已为负能电子所填满:形成“负能海洋”(或本底)。如果有某个负能电子吸收能量从负能区跃迁到正能区，在原本均匀本底中就留下一个“空穴”，这个“空穴”的性质相当于带正电的粒子。这个预言在 4年后才得到观测实验的证实，它表明物理学中“对称美”的观念可以引导人们做出有重大意义的发现。
宇宙射线的来源不在地球表面，而是来自宇宙空间的粒子流，其中，来自地球大气层之外的宇宙射线称为初级(或原始)字宙射线，其成分主要是质子，其次是，粒子及少数轻原子，进人大气层后和空气中的原子核发生碰撞，引起核的分裂并产生一系列其他:粒子，这些粒子又可能和周围其他物质发生相互作用，形成次级宇宙射线，其中一半以上是能量大，质量小、穿透性很强的子，另有一部分是光子。由于初级字宙射线形成了天然的宇宙加速器，能量极高，它能引发许多人工至今不能实现的核反应和粒子转变过程。
有相当一部分基本粒子是在研究字宙射线中发现的。

(5)介子的发现。介子是一类中介粒子，包括  介子、个子、 子、子等的发现源于对原子核内结合力的研究质子与中子被发现后，关于原子核结构的认识有了进一步的突破，原子核不是简单的质点，其尺度尽管只有原子直径的十万分之一，但仍有复杂的结构。1932 年，苏联科学家伊凡宁柯提出原子核由质子和中子组成，它们合称为核子。质子带正电荷，中子不带电，它们之间不可能凭借电磁力结合得如此紧密，万有引力也没有这么强的结合力。1934 年，日本学者汤川秀树具体计算了核子之间交换率的强度，认为它们之间通过交换一种中个粒子(质量大约是电子的 200 倍)，有如传篮球那样的方式交换动量，呈现出强相互作用。当时因为这种具有中间质量的粒子还没有发现过，所以包括玻尔在内的千些著名科学家均对介子的存在抱怀疑态度。
1936 年，美国物理学家安德森和尼德迈耶在研究宇宙射线经过威尔逊云雾室中的照片处理时，发现宇宙射线中的硬成分(即穿透力较强的部分，区别于电子、光子等穿透力较小的软成分)中有质量介于质子和电子之间粒子，故称为“介子”。后来确定大部分硬宇宙线是、口个子所组成，其质量约为电子质量的 207 倍，电荷数等于电子电荷的绝对值。1937 年，安德森在宇宙射线中发现了汤川理论所预言的传递核力的，(介子，共有3种，即、、，其中、质量为电子的 273.3倍，以的质量是电子的264.3倍，K 个子的质量更大一些，其中K、K的质量为 966,71电子质量，K为 976电子质量.

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