【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。 

第十二章宇宙射线和基本粒子

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳；电荷的单位静库（1库伦=3×10⁹静库）；电势的单位静伏等于300伏特。另外这套老教材中力的单位常用公斤、克等，但如今是不允许的，力是不能使用质量单位的。】

§12-2基本粒子

【01】通过对宇宙射线和高能粒子引起人为核变化的研究，我们认识了许多比原子更简单更“基本”的粒子，除了前面各章已经讲到的光子、电子、质子和中子以外，我们又发现了质量比质子重的各种超子，质量介于质子和电子之间的各种介子，质量跟电子相同带有正电荷的正电子，以及质量比电子小得多的中微子等，现在已发现的将近300种，这些粒子是人们到目前为止所知道的组成物质的最基本的单元，所以人们称它们为基本粒子。

【02】对基本粒子的研究，使人们了解了它的许多特征，例如：

【03】它们有的是中性的，有的是带正电的，有的是带负电的，而带电粒子所带的电量总是等于基本电荷的电量（即 4.8×10⁻¹º 静电系单位）。

【04】它们的质量也是各不相同的。质量大的超子，比电子质量大 2585 倍，质量小的中微子，还不到电子质量的 1/2000  。

【05】基本粒子可以相互转化，并且它们一般都是不稳定的。在相互转化中产生的单个基本粒子平均寿命都很短，很快又自动转变为其他的粒子（称做基本粒子的衰变），只有经过复杂细致的探测才能发现这些粒子的存在。

【06】基本粒子在相互转化时还释放出巨大的能量来，其数值甚至比原子核裂变或聚变时所释放出的能量还要大得多。例如，在负 μ 介子的衰变  和中性 K 介子的衰变  中都有巨大的能量释放出来。

【07】理论推导和实验结果还表明：每一种基本粒子都有它的反粒子，反粒子的质量和原来的粒子相同，所带的电荷和磁性跟原来的粒子相反。例如电子 e⁻ 的反粒子就是正电子 e⁺；质子 p 的反粒子是反质子（1955年被发现）；中子 n 的反粒子是反中子 （1956年被发现，磁性与中子相反）；π⁺ 介子的反粒子是 π⁻ 介子；μ⁺ 介子的反粒子是 μ⁻ 介子；K⁺ 介子的反粒子是 K⁻ 介子；中微子 的反粒子是反中微子 ；而光子 γ，中性 π 介子 πº 的反粒子就是它自身。并且每一对正反粒子相遇，还会发生“湮灭”的现象，也就是转化为其他粒子的现象。例如电子和正电子相遇转化为两个光子 e⁺＋e⁻→γ＋γ  。其他的正反粒子相遇，也会发生“湮灭”，转化成为光子或介子。根据正反粒子的对称，有些科学家认为宇宙间可能存在着一种反物质，这种反物质的原子核是由反质子和反中子组成的，核的外面有正电子围绕着旋转，也就是说，组成这种物质的基本粒子都是反粒子。

【08】基本粒子除了光子以外，一般又分为轻子、介子和重子三大类，下面列出的是一些重要的基本粒子的数据：【超子（反西格马负超子）是1960年我国物理学家王淦昌所领导的工作组首先发现的】

【09】基本粒子的互相转化，种类繁多，表现也十分复杂，这是粒子之间的内在联系和互相作用的多样性的结果。基本粒子不仅可以转化为另一种粒子，并且它的能量还能受到“激发”，从而增加它内在变化的能量，这些都表明我们已经不能把这些粒子当作“基本的”“不可分割”的粒子来看待了。随着人们对于基本粒子互相联系和转化的规律的深入的研究，这些“基本粒子”也将渐渐失去它最初作为组成原子的最基本的微粒或单元的那种意义，而对于基本粒子的结构问题也已经提了出来，这也说明物质世界是不可穷尽的，人的认识能力也是无限的，随着生产力和科学技术的发展，我们对于基本粒子和物质结构的认识也将不断地深入下去。目前对于基本粒子的研究工作正在迅速的发展着，世界各国都很重视这方面的研究工作，基本粒子转化时所释放的能量是巨大的，如果也能使这种基本粒子的转化连续和有控制地进行，那将使人们获得比原子核能更为巨大的能量。对于基本粒子日益深入的研究，正在逐步揭开物质构造的秘密，并为获得新的巨大的能源提供了可能。

习题12-2

1、什么叫基本粒子？基本粒子可以分为哪几类？

2、什么叫基本粒子的衰变？

3、反粒子的特点是什么？

4、电子、中子和质子的反粒子各是什么？并写出它们的符号。