Page 99 - 世界学

第三章 微观世界学 083

的。自 1951 年费米首次发现共振态粒子以来，至 80 年代已发现的共振态粒子达
300 多种。

（四）粒子的特征

1. 粒子的大小
粒子是组成各种各样物体的基础，粒子要比原子、分子小得多，现有最高倍的

电子显微镜也不能观察到。质子、中子的大小，只有原子的十万分之一。而轻子和
夸克的尺寸更小，还不到质子、中子的万分之一。

2. 粒子的质量
粒子的质量是粒子的另外一个主要特征量。按照粒子物理的规范理论，所有规

范粒子的质量为零。而规范不变性以某种方式被破坏了，使夸克、轻子、中间玻色
子获得质量。现有的粒子质量范围很大，目前认为光子、胶子是无质量的，电子
质量很小，π 介子质量为电子质量的 280 倍；质子、中子都很重，接近电子质量的

2000 倍。
已知最重的粒子是顶夸克。已发现的六种夸克，从下夸克到顶夸克，质量从轻

到重。中微子的质量非常小，已测得的电子中微子的质量为电子质量的七万分之一。
3. 粒子的寿命
粒子的寿命是粒子的第三个主要特征量。电子、质子、中微子是稳定的，称为

“长寿命”粒子；而其他绝大多数的粒子是不稳定的，即可以衰变。一个自由的中
子会衰变成一个质子、一个电子和一个中微子；一个 π 介子衰变成一个 μ 子和一个

中微子。粒子的寿命以强度衰减到一半的时间来定义。质子是最稳定的粒子，实验
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已测得的质子寿命大于 10 年。
4. 粒子的对称性
粒子与粒子之间具有对称性。有一种粒子，必存在一种反粒子，如上述的正电

子、反质子，随后各种反夸克和反轻子也相继被发现。一对正、反粒子相碰可以湮
灭，变成携带能量的光子，即粒子质量转变为能量；反之，两个高能粒子碰撞时有
可能产生一对新的正、反粒子，即能量也可以转变成具有质量的粒子。

5. 粒子的自旋
粒子还有另一种属性——自旋。自旋为半整数的粒子称为费米子，为整数的称

为玻色子。