应该指出,在粒子物理学的发展中,我国科学家曾经做出过卓越的贡献,不少中国物理学家在粒子物理学领域取得出色成果。1930 年,赵忠尧曾在美国实验室中发现过正、负电子对产生和湮灭的现象(图 1-20),他的同事安德森为了弄清这种现象,利用云室观察到正电子。1948 年,张文裕发表了他在美国普林斯顿大学实验室积累的、用云室观察宇宙射线中μ子和物质相互作用的实验结果,提出μ子不参与强作用,是弱作用粒子,从而在实验上发现了第一种奇异原子——μ子原子,开辟了奇异粒子物理的广阔研究领域(图 1-21)。1942 年,王淦昌建议并设计了寻找中微子的第一个实验;1956 ~ 1965 年,我国参加筹建联合原子核研究所,王淦昌领导的实验组建成 70 厘米丙烷气泡室,并于 1960 年发现反西格玛负超子,这是联合所10GeV质子同步稳相加速器建成后对粒子物理学的主要贡献(图 1-22)。
图 1-20 赵忠尧
图 1-21 张文裕
图 1-22 王淦昌
图 1-23 钱三强
在粒子理论研究方面,我国也是有贡献的。1965 年前后,我国物理学家钱三强组织的“北京基本粒子理论组”提出了“层子模型”,这是强子结构新领域的开创性工作(图 1-23)。近年来,中国的科研院所也参加了寻找“上帝粒子”的国际合作,迈上攻克“希格斯玻色子”之谜的艰难历程。
截至 20 世纪 90 年代,已发现的粒子达 450多种,而且随着现代科技的发展,数目还有可能不断增加,这可能让物理学家们有点头晕了。随着物质探微的进展,基本粒子的含义也在改变。在这么多的粒子中,哪些才算“基本的”呢?“基本粒子”的含义又是什么?就其本意来说,基本粒子是构成物质的最小与最简单的单位,意即“不可分”。有人把基本粒子定义为:一种粒子,其内部不包含其他种类的粒子,它的每一小块都不能分出来。
综观探索物质微观结构的历史,从分子到夸克,科学家们已经揭开了微观世界的层层帷幕,开辟了一个又一个物理新天地。但是,这个探索是无止境的,粒子物理的大舞台将上演更加辉煌的剧目,让我们共同拭目以待。
正所谓:
粒子世界如此美妙,
引无数英雄竞折腰。
昔J.汤姆逊,
首开先河,
查德威克,
中子找到,
多才多艺,
M.盖尔曼,
立下了汗马功劳。
俱往矣,
数风流人物,
还看明朝。