Page 98 - 世界学

082 世 界学 Shi Jie Xue

2. 微观世界层次概述
整个世界是一个层次的结构，从宇观到宏观到微观世界都是层次化的结构模式，

原子和分子构成我们看得见的宏观世界，地球、太阳系、银河系和更多的星系组成
了大宇宙。微观世界也同样有着越来越细微的层次，就现代的科技水平，从分子到

原子到质子、中子到夸克到电子、光子和更多发现的各层次粒子。本书希望把微观
世界分为质子、中子的层次，夸克的层次，电子、光子的层次和其他微小粒子的层

次，并分别予以详细的介绍和讨论。

（二）“亚原子粒子”的概念

“亚原子粒子”我们在后面简称“粒子”，“粒子”是构成一切物质实体的基

本层次的总称；也指量子理论中有基本力的粒子。粒子能分为费米子和玻色子，前
者是目前认为的构成物质的微小单位，后者是传输相互作用的。目前费米子中分为
夸克和轻子。玻色子中分为规范玻色子和标量玻色子。规范玻色子有传递强相互作

用的胶子和介子，传递弱相互作用的 W 玻色子和 Z 玻色子，传递电磁力的光子；
标量玻色子目前只有希格斯玻色子。严格说起来，质子中子也属于亚原子粒子，本

书专列一个层次介绍。
当然这些粒子只是目前已经发现的，它们肯定还不是物质的最小结构，还只是
物质层次化结构中的某一些层次而已。

（三）粒子的发现

欧内斯特·卢瑟福 1918 年发现质子；中子是卢瑟福提出，1932 年詹姆斯·查
德威克用 a 粒子轰击的实验中证实中子的存在。

1932 年安德森证实了狄拉克关于正电子存在的预言，1955 年塞格雷和钱伯林
发现反质子，第二年又有人发现了反质子；1959 年王淦昌等人发现了反西格玛负

超子。这些都为反物质的存在提供了证据。莱因斯等利用大型反应堆，经过 3 年的
努力，在 1956 年直接探测到铀裂变过程中所产生的反中微子。他因此获 1995 年物

理学奖。到 1968 年，人们才探测到了来自太阳的中微子。1947 年鲍威尔利用自己
发明的照相乳胶技术在宇宙线中找到了 1934 年汤川秀树提出的介子场理论中预言
的介子。汤川秀树获 1949 年物理奖，鲍威尔获 1950 年物理奖。

到 50 年代末，粒子的数目已达 30 种。这些粒子绝大多数是从宇宙射线中发现