原子核及粒子物理學(xué)的興起

原子核及粒子物理學(xué)的興起2004-12-81第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-82原子核物理學(xué)的興起前言原子核物理學(xué)是研究核的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律、以及核能、核技術(shù)應(yīng)用等有關(guān)物理問題的學(xué)科，簡(jiǎn)稱核物理，屬于當(dāng)代物理學(xué)的前沿。粒子物理(高能物理)是研究場(chǎng)和粒子的性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、相互作用和相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的學(xué)科，也是研究粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)律的學(xué)科，是當(dāng)代物理學(xué)發(fā)展的前沿。原子核物理學(xué)及粒子物理的工作1.實(shí)驗(yàn)研究:主要是通過高能粒子的相互碰撞，用實(shí)驗(yàn)手段發(fā)現(xiàn)新粒子。到目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了300多種。采用的試驗(yàn)設(shè)備有加速器、對(duì)撞機(jī)、探測(cè)器、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。2.理論基礎(chǔ)是量子場(chǎng)論，是解釋微觀現(xiàn)象的基本理論。第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-83一人工核反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)及質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1914年盧瑟福的學(xué)生馬斯登在觀察α粒子在空氣中的射程時(shí)注意到，α粒子在空氣中的射程一般只有7厘米，但有的粒子的射程竟達(dá)40厘米。經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證和思考，盧瑟福認(rèn)為，這是空氣中的氫離子受到α粒子的撞擊所致。因?yàn)棣亮Ｗ拥馁|(zhì)量是氫離子質(zhì)量的4倍，因此氫離子被撞擊后速度要大許多。在上述現(xiàn)象啟發(fā)下，從1917年開始，盧瑟福進(jìn)行了α粒子轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)。裝置如右圖。A為α射線源，可前后移動(dòng)，利用顯微鏡M觀察透過窗口F在熒光屏S上的閃爍。當(dāng)從閥T充入氮?dú)?，放射源A距觀察屏S的距離超過α粒子的射程很多時(shí)，屏上仍有閃爍，射程長(zhǎng)度和氫離子的差不多；當(dāng)充入氧氣時(shí)卻沒有這種現(xiàn)象。第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-84盧瑟福經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于判定是氮原子在α粒子的轟擊下發(fā)生了核嬗變：從氮核中釋放出了氫核（質(zhì)子）。1919年，盧瑟福明確表達(dá)了α粒子轟擊氮核的反應(yīng)過程：

14N7+4He2→17O8+1H1為了進(jìn)一步了解被轟擊出的粒子的性質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)裝置里加進(jìn)磁場(chǎng)和電場(chǎng)，根據(jù)粒子在其中的偏轉(zhuǎn)，測(cè)出它的質(zhì)量和電荷，從而確定了該離子就是氫原子核-----質(zhì)子。后來英國卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的布拉凱特在充滿氮的云室里做了α粒子轟擊氮核的實(shí)驗(yàn)，并拍攝了兩萬多張?jiān)剖业恼掌?，終于從40多萬條α粒子徑跡中發(fā)現(xiàn)有8條產(chǎn)生了分叉。從而證實(shí)了人工核反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)和質(zhì)子的產(chǎn)生。1921年盧瑟福和查德威克(J.Chadwick)發(fā)現(xiàn)硼、氟、鈉、鋁和磷都可以產(chǎn)生類似的轉(zhuǎn)變。由于各種原子核里都能打出質(zhì)子來，可見質(zhì)子是原子核的組成部分。第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-85二中子n的發(fā)現(xiàn)1.盧瑟福的預(yù)言：質(zhì)子發(fā)現(xiàn)以后，人們認(rèn)為原子核是由電子和質(zhì)子組成，即質(zhì)子-電子核模型。但是這個(gè)模型存在著電子在核內(nèi)的存在狀態(tài)問題，并且與量子力學(xué)中多體統(tǒng)計(jì)及自旋理論相矛盾。為了解釋電子為什么能夠穩(wěn)定的存在于核內(nèi)，盧瑟福提出，可以把質(zhì)子和電子作為一個(gè)復(fù)合體，看成是一個(gè)單獨(dú)的中性粒子。1920年6月，盧瑟福預(yù)言：原子核內(nèi)可能存在著質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量相同的中性粒子。1921年美國化學(xué)家哈金斯將它命名為“中子”。2.中子發(fā)現(xiàn)的前奏：1930年德國物理學(xué)家博特(W.G.F.Bothe)與貝克爾(H.Becher)用天然放射性元素Po放出的α粒子轟擊鈹Be，發(fā)現(xiàn)從鈹放射出一種穿透能力極強(qiáng)的射線。且這種射線在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中都不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。人們認(rèn)為是高能量的γ射線。第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-861932年1月，法國物理學(xué)家約里奧-居里夫婦重復(fù)了博特和貝克爾的實(shí)驗(yàn)，并用這種新射線轟擊石蠟，結(jié)果從石蠟中打出大量質(zhì)子來。約里奧-居里夫婦把這種現(xiàn)象當(dāng)成是一種強(qiáng)γ射線造成的“康普頓效應(yīng)”。錯(cuò)失發(fā)現(xiàn)中子的良機(jī)。3.查德威克的發(fā)現(xiàn)：查德威克當(dāng)時(shí)正在卡文迪什實(shí)驗(yàn)室作放射性研究。對(duì)于約里奧-居里夫婦的實(shí)驗(yàn)，他不贊同他們的解釋。他用這種射線先后照射輕重不同的幾種元素，發(fā)現(xiàn)這種射線與通常的γ射線性質(zhì)有所不同：通常γ射線照射到物質(zhì)上時(shí)，物質(zhì)密度越大，對(duì)γ射線的吸收越厲害，而這種射線剛好相反。且用它轟擊氫原子核時(shí)，竟然能被彈回來。說明這種射線是具有一定質(zhì)量的中性粒子流。通過對(duì)反沖核的動(dòng)量測(cè)定，再利用動(dòng)量守恒定律進(jìn)行估算，確定出這種射線中性粒子的質(zhì)量幾乎和質(zhì)子相同。于是查德威克意識(shí)到這就是盧瑟福曾經(jīng)預(yù)言的“中子”。于是在1932年的《Nature》上發(fā)表了《中子可能存在》的論文。第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-874.意義1）建立了原子核的正確模型。2）引起了一些新的研究課題。3）由于中子不帶電，因此就使人們?cè)诤宋锢淼难芯恐?，擁有了一顆威力無比的炮彈，人們利用它打開了核能倉庫，昂首邁入原子能時(shí)代!查德威克的成功，是他能夠?qū)⒗碚擃A(yù)言與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象密切結(jié)合，抓住機(jī)遇的結(jié)果。原子核物理學(xué)的興起查德威克像第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-88伊倫娜·居里和約里奧·居里原子核物理學(xué)的興起第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-89三人工放射性的發(fā)現(xiàn)1934年1月，約里奧-居里夫婦用α粒子轟擊鋁，發(fā)現(xiàn)撤走放射源后，還可檢測(cè)到放射性?；瘜W(xué)分析表明，他們得到了自然界中并不存在的放射性同位素磷-30，即27Al13+4He2→30P15+1n0磷-30經(jīng)β衰變放出正電子,變成穩(wěn)定元素硅:30P15→30Si14+0e1他們又用α粒子轟擊硼和鎂，得到放射性同位素氮和硅。這樣約里奧-居里夫婦因人工放射性的發(fā)現(xiàn)而獲得1935年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。也為核物理的研究及原子能利用開辟了道路。后來人們發(fā)現(xiàn)，用α粒子轟擊輕元素能夠得到放射性同位素，但用α粒子轟擊重元素，則很難產(chǎn)生。費(fèi)米考慮了這一問題，認(rèn)為，重元素原子核所帶正電荷較大，與α粒子的庫侖斥力很難讓?duì)亮Ｗ赢a(chǎn)生轟擊效果。所以他選用中子作實(shí)驗(yàn)，盡管中子的產(chǎn)額很少（核反應(yīng)放出的中子一般少于10-4），但由于它不必克服庫侖勢(shì)壘，所以與原子核撞擊的機(jī)會(huì)比α粒子或質(zhì)子大得多。第9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-810四慢中子效應(yīng)和核裂變的發(fā)現(xiàn)1.慢中子效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)：1934年10月，費(fèi)米小組的阿瑪爾迪等人把一裝在鉛盒內(nèi)的中子源放置在一個(gè)銀制的圓筒里，對(duì)銀進(jìn)行輻射，他們發(fā)現(xiàn)銀的放射性隨中子源的位置而變化，由于鉛是重金屬，費(fèi)米建議他們用輕元素材料，如石蠟，于是他們把大塊石蠟挖了個(gè)洞，將中子源放入，然后輻照銀圓筒，結(jié)果銀的放射性增加了100倍。再放到水下做實(shí)驗(yàn)，證實(shí)水也有類似作用。費(fèi)米經(jīng)過分析，認(rèn)為：由于石蠟中大量的氫核（質(zhì)子）與中子質(zhì)量相近，中子碰撞后速度大大減慢，成為慢中子。慢中子經(jīng)過銀原子核的時(shí)間變長(zhǎng)了，因此增加了中子被俘獲的機(jī)會(huì)。因?yàn)槁凶哟蟠笤鰪?qiáng)了轟擊的效果，所以慢中子及其作用的發(fā)現(xiàn)為重核裂變的發(fā)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。因此，人們將慢中子及其效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)看作是“核時(shí)代的起點(diǎn)”。費(fèi)米簡(jiǎn)介：美籍意大利物理學(xué)家，1901年9月29日出生于意大利羅馬。17歲時(shí)進(jìn)入比薩大學(xué)，畢業(yè)時(shí)，他以X射線的專題論文獲得博士學(xué)位。之后赴德國格丁根大學(xué)，拜玻恩為師，1924第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-811

1934年，用中子轟擊了63種元素，得到了37種放射性同位素。在實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了慢中子及其效應(yīng)。在用慢中子轟擊原子核的反應(yīng)中，他又發(fā)現(xiàn)可生成新的元素。費(fèi)米因利用慢中子轟擊原子核引起有關(guān)核反應(yīng)和利用中子輻射發(fā)現(xiàn)新的放射性元素，獲得了1938年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。由于受法西斯迫害，借領(lǐng)諾貝爾獎(jiǎng)之機(jī)，攜家移居美國，在哥倫比亞大學(xué)任教。在獲獎(jiǎng)之后，費(fèi)米與一些科學(xué)家們?cè)诤肆炎兊逆準(zhǔn)椒磻?yīng)研究中，同時(shí)預(yù)見到制造原子武器的危險(xiǎn)。年回意大利佛羅倫薩大學(xué)任教，并因在理論物理學(xué)方面的貢獻(xiàn)引起世界范圍的注意。1926年，任羅馬大學(xué)理論物理學(xué)教授，1927年提出費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)理論，1933年提出β衰變理論。第11頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-812當(dāng)時(shí)德國的核裂變也已實(shí)驗(yàn)成功，他們非常擔(dān)心德國首先用以制造原子彈，而美國的政界、軍界卻反應(yīng)遲鈍。于是，費(fèi)米、西拉德等科學(xué)家于1939年8月一起找到了愛因斯坦，要求借助他的威望上書美國總統(tǒng)羅斯福，提醒政府要切實(shí)注意德國的動(dòng)向和已出現(xiàn)的危險(xiǎn)，建議盡一切力量要趕在德國納粹分子之前造出原子彈，以消滅法西斯。上書信于10月11日轉(zhuǎn)到羅斯福手中，他立即下令成立鈾礦顧問委員會(huì)，并撥了研究經(jīng)費(fèi)，1941年12月6日，日本偷襲珍珠港的前一天批準(zhǔn)了制造原子彈的龐大工程計(jì)劃。為保密而取名“曼哈頓計(jì)劃”。

1942年12月2日，以費(fèi)米為首的一批美國科學(xué)家建造了第一座原子反應(yīng)堆，人們利用原子能的時(shí)代從此開始。

1954年11月28日費(fèi)米因胃癌逝世于美國的芝加哥，年僅53歲。為紀(jì)念他，第100號(hào)元素以他的名字命名為鐨。第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-8132.核裂變的發(fā)現(xiàn)：

1934年，當(dāng)費(fèi)米小組用中子轟擊鈾23892U時(shí)，得到了半衰期為13分鐘的一種放射性產(chǎn)物。經(jīng)分析它不屬于鉛-鈾之間的重元素。1934年5月費(fèi)米在《Nature》上發(fā)表了一篇短文《原子序數(shù)高于92的元素可能生成》，報(bào)道了可能是一種“超鈾”元素93。在隨后的4-5年里，人們又陸續(xù)“發(fā)現(xiàn)”了超鈾元素94、95、96和97號(hào)“超鈾”新元素。其實(shí)，這就是最早出現(xiàn)的重核裂變現(xiàn)象。在“超鈾”元素的的研究中，德國和法國的科學(xué)家按照已知核反應(yīng)規(guī)律，認(rèn)為：當(dāng)中子轟擊原子核時(shí)，原子序數(shù)將增1，產(chǎn)生一新元素。但德國女化學(xué)家諾達(dá)克夫人(T.Noddack)卻提出不同看法，她認(rèn)為：“當(dāng)重核被中子轟擊時(shí)，該核可能分裂成幾大塊。這些裂片無疑將是已知元素的同位素，而不是被輻照元素的近鄰”。但這一觀點(diǎn)沒有引起費(fèi)米等人的注意，甚至當(dāng)時(shí)的放射性權(quán)威哈恩認(rèn)為諾達(dá)克夫人的觀點(diǎn)“純粹是謬論”。第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-8141938年，伊倫-居里和南斯拉夫的沙維奇(P.Savitch)進(jìn)行了有關(guān)“超鈾”元素的分離和分析實(shí)驗(yàn)。他們用中子轟擊鈾，產(chǎn)生了半衰期為3.5小時(shí)的放射性元素，其性質(zhì)接近鑭（鑭原子序數(shù)為57，后證實(shí)是鑭-141），于同年5月將實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)院通訊》上。由于產(chǎn)生的放射性元素同鈾和“超鈾”元素的差別太大，又沒有意識(shí)到重核的分裂，于是放棄了實(shí)驗(yàn)。當(dāng)時(shí)德國化學(xué)家哈恩及猶太血統(tǒng)的奧地利女化學(xué)家邁特納(L.Meitner)也正在從事放射性研究?？吹揭羵?居里的文章后認(rèn)為他們一定是搞錯(cuò)了，于是立即重復(fù)了居里的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證實(shí)了伊倫-居里和沙維奇的結(jié)果。亦即肯定在中子轟擊重核時(shí)確有中間元素（鑭和鋇）產(chǎn)生。1939年1月，德國《自然科學(xué)》雜志上發(fā)表了哈恩和斯特拉斯曼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。哈恩寫信將結(jié)果告訴為了避難正在斯德格爾摩諾貝爾研究所工作的邁特納。邁特納和她的侄子弗里胥(O.Frisch，1934年流亡國外，在玻爾理論物理研究所工作)對(duì)哈恩的結(jié)果進(jìn)行了討論。弗里胥在玻爾“液滴核模型”的啟發(fā)下，想到：如果核被中子擊中第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-815也許會(huì)以巨大的能量分裂。幾天后，弗里胥回到哥本哈根，將自己的想法告訴了玻爾。玻爾聽了十分高興，驚呼：“正應(yīng)該如此”。于是弗里胥和邁特納隨即聯(lián)名寫文章，論證重核分裂的產(chǎn)生。重核裂變的現(xiàn)象終于真相大白。“裂變(fission)”一詞也由此產(chǎn)生。3.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：重核裂變一經(jīng)證實(shí)，人們立即轉(zhuǎn)向由此可能釋放的核能。許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)了理論預(yù)期的能量，但是要利用這一巨大能量，必要條件是有可能產(chǎn)生自持的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。約里奧和他的同事們首先提出了“中子過?！眴栴}：輕核中子和質(zhì)子數(shù)近于相等，中等核中子數(shù)略多，重核中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)大的多。因此重核分裂成兩個(gè)較輕核時(shí)，必然出現(xiàn)中子過剩。如果過剩的中子又去轟擊重核，連鎖反應(yīng)即可發(fā)生。費(fèi)米小組證明鈾核每次裂變平均可產(chǎn)生2個(gè)中子。他們選擇鈾235核石墨做實(shí)驗(yàn)。并在軍方的支持下開始了曼哈頓工程。第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-816第一座原子反應(yīng)堆1941年12月開始，費(fèi)米選擇了芝加哥大學(xué)的一座運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的看臺(tái)下做為實(shí)驗(yàn)區(qū)，開始了核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。但有兩個(gè)問題需要解決，一是把中子減速為慢中子，以提高核裂變的效率；重水是很好的中子減速劑，但成本太高，普通水對(duì)中子減速太快，且有很強(qiáng)的吸收；最后選擇石墨作為中子減速劑。二是嚴(yán)格控制核裂變的反應(yīng)速度。最后選擇了鎘來吸收中子，以控制核裂變速度。設(shè)計(jì)方案為將反應(yīng)堆作成立方點(diǎn)陣形式，鈾層和石墨層間隔的布置在方陣中。1942年12月1日反應(yīng)堆砌好，并達(dá)到臨界狀態(tài)。次日抽出控制用的鎘棒，自持的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生了，得到的功率為0.5瓦。人類第一次實(shí)現(xiàn)了原子能的可控釋放。為了保密，他們用暗語向美國國家保衛(wèi)研究委員會(huì)主席通話說:“意大利航海家登上了新大陸”。從此開始了原子能利用的新紀(jì)元。第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-817原子核物理學(xué)的興起原子彈原子彈利用的是沒有催化劑且不加以控制的原子核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。美國動(dòng)用了大量人力、物力，集結(jié)了世界大量的科學(xué)人才。1945年7月16日，在阿拉莫多哥沙漠，爆炸了第一顆原子彈。爆炸產(chǎn)生了上千萬度的高溫，幾百萬個(gè)大氣壓，放置原子彈的鋼塔頓時(shí)化成了氣體。被炸后的廣島杜魯門政府決定用原子彈征服死不投降的日本。1945年8月6日第一枚原子彈投在廣島，8月9日又在長(zhǎng)崎投了第二顆，廣島死78,150人，長(zhǎng)崎死23,700人。第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-818原子核物理學(xué)的興起氫彈

前蘇聯(lián)于1949年2月22日，爆炸了第一顆原子彈。英國于1952年10月3日、法國于1960年2月13日、中國于1964年10月16日，分別爆炸了第一顆原子彈。氫彈

繼原子彈后，又制造了威懾能力更大的氫彈。我國政府提出了不首先使用核武器倡議，并在1996年宣布停止核試驗(yàn)。全世界現(xiàn)已擁有核彈頭5萬多個(gè)，相當(dāng)于廣島原子彈的100萬倍。第18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-8194.核能的應(yīng)用1)原子能發(fā)電站

1954年6月27日，前蘇聯(lián)在莫斯科附近首先建成，現(xiàn)已有40多個(gè)國家擁有400多座核電站。核電站雖然一次性投資較大，但以后核電的成本低，比火電成本低30%左右，核電站還具有由運(yùn)行安全，環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，所以已經(jīng)在美、法、日、德、俄等國廣泛采用。2)用于農(nóng)業(yè)螺旋蟲曾在美國南部和墨西哥肆虐，能在家畜中產(chǎn)卵，害死家畜。繁殖極快。美國以毒攻毒，將螺旋蟲用核輻射處理，使之無生育能力，但能交配，18個(gè)月內(nèi)，每星期播放5千萬只這樣的蟲子，整個(gè)地區(qū)螺旋蟲被消滅。原子核物理學(xué)的興起第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-820原子核物理學(xué)的興起5.核物理的發(fā)展

一方面表現(xiàn)為向凝聚態(tài)物理、天體物理和核技術(shù)應(yīng)用發(fā)展，另一方面為核物理自身的發(fā)展，對(duì)核的研究，已從低激發(fā)態(tài)到研究高激發(fā)態(tài)和高自旋態(tài)，核物理學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用仍舊有著廣闊的前景。第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-821第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-822五正電子的發(fā)現(xiàn)安德遜(C.D.Anderson)：美國加州理工學(xué)院密立根教授的學(xué)生，1930年起負(fù)責(zé)用云室觀測(cè)宇宙射線。云室置于磁場(chǎng)中。為了鑒別宇宙射線的性質(zhì)，在云室中安有幾塊金屬板，粒子穿過金屬板，就可區(qū)別其能量。1932年8月2日，安德遜在照片中發(fā)現(xiàn)一條奇特的徑跡，與電子的徑跡相似，卻又具相反的方向，顯示這是某種帶正電的粒子。從曲率判斷，又不可能是質(zhì)子。于是他果斷得出結(jié)論：這是帶正電的電子。安德遜因此獲得1936年的餓諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。當(dāng)時(shí)他并不了解狄拉克的電子理論，也不知道狄拉克預(yù)言過正電子的存在。1928年，狄拉克從相對(duì)論和量子力學(xué)的一般原理出發(fā)，建立了相對(duì)論電子波動(dòng)方程---狄拉克方程。但狄拉克方程有四個(gè)解，其中兩個(gè)正解分別對(duì)應(yīng)正能態(tài)的電子的兩個(gè)自旋態(tài)。狄拉克預(yù)言，另兩個(gè)解應(yīng)對(duì)應(yīng)于電子負(fù)能態(tài)的“空穴”------即反電子。第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-823六中微子的發(fā)現(xiàn)1.中微子概念的提出：中微子概念的提出，與原子核的β衰變有直接聯(lián)系。1914年查德威克證明α射線和γ射線德能譜是分立的，在衰變中發(fā)射德粒子所帶走德能量正好與原子核初態(tài)末態(tài)的能量差相等。然而，β射線的能譜是連續(xù)的。也就是說，β衰變發(fā)射出來的電子能量從零到最大值都有分布。有些電子的能量竟會(huì)小于初態(tài)與終態(tài)的能量差。那部分能量哪去了？1930年泡利提出：“只有假定在β衰變過程中，伴隨每一個(gè)電子有一個(gè)輕的中性粒子（稱之為中子）一起被發(fā)射出來，使中子和電子的能量之和為常數(shù)，才能解釋連續(xù)β譜?！边@里泡利指的中子即是中微子。費(fèi)米接受了泡利的假說，并于1934年提出弱相互作用的β衰變理論。費(fèi)米認(rèn)為，正象光子在原子或原子核從一個(gè)激發(fā)態(tài)躍遷到另一個(gè)激發(fā)態(tài)時(shí)產(chǎn)生的那樣，電子和中微子是在β衰變中產(chǎn)生的。β-衰變的本質(zhì)是核內(nèi)一個(gè)中子變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子；第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-824β+衰變是一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橐粋€(gè)中子。質(zhì)子和中子可以看作是一個(gè)核子的兩個(gè)不同狀態(tài)，因此質(zhì)子和中子之間的轉(zhuǎn)變，就相當(dāng)于一個(gè)量子態(tài)躍遷到另一個(gè)量子態(tài)，在躍遷過程中同時(shí)放出電子和中微子。他們事先并不存在于核內(nèi)，導(dǎo)致產(chǎn)生光子的是電磁相互作用，導(dǎo)致產(chǎn)生電子和中微子的是一種新的相互作用—弱相互作用。

β+衰變就是約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)的發(fā)射正電子的人工放射性。同年，維克(G.C.Wick)指出，在費(fèi)米理論的相互作用里，允許原子核里發(fā)生如下過程：P→n+e++νe；他還預(yù)言可能會(huì)有軌道電子的俘獲過程，這個(gè)過程于1938年被阿爾瓦雷茲(L.W.Alvarez)觀察到。2.中微子的間接驗(yàn)證：中微子不帶電，只參與弱相互作用，且穿透能力極強(qiáng)，幾乎可以不受任何阻礙的穿過地球，所以中微子的探測(cè)十分困難。1941年，我國物理學(xué)家王金昌首先提出了一個(gè)間接探測(cè)中微子的方法。第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-825他指出：“當(dāng)一個(gè)β+放射性原子不是放射一個(gè)正電子，而是俘獲一個(gè)Ｋ層電子時(shí)，反應(yīng)后的原子的反沖能量和動(dòng)量?jī)H僅取決于所放出的中微子。原子核外電子的效應(yīng)可以忽略不計(jì)。因此，只要測(cè)量反應(yīng)后原子的反沖能量和動(dòng)量，就很容易求得放射出的中微子的質(zhì)量和能量。而且由于沒有連續(xù)的β射線被放射出來，這種反沖效應(yīng)對(duì)所有的原子都是相同的?！?942年，美國物理學(xué)家艾倫(J.S.Allen)按上述方案進(jìn)行了測(cè)量，取得了肯定的結(jié)果，但未完全成功。1952年又重新進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，測(cè)出了原子的反沖能。帶維斯(R.Davis)也成功地重復(fù)了艾倫1942年的實(shí)驗(yàn)。這樣，通過間接的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了中微子的存在。3.中微子的直接檢測(cè)：在核反應(yīng)中，中微子的發(fā)射數(shù)量級(jí)極大，通過對(duì)核裂變產(chǎn)物的探測(cè)，有可能確證中微子的存在。1956年，洛斯·阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室的美國物理學(xué)家柯恩(C.Cowan)核萊因斯(F.Reines)首先在核反應(yīng)堆中檢測(cè)到。第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-826他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)規(guī)模巨大的實(shí)驗(yàn)方案，他們研究下面反應(yīng)過程通過探測(cè)出反應(yīng)產(chǎn)物：正電子e+和中子n，并測(cè)出確切的反中微子與質(zhì)子p的反應(yīng)截面，就可以證明反中微子的存在。通過艱苦的工作，他們終于在1956年宣布實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期相符。4.中微子的研究進(jìn)展：1962年，美國的施瓦茨(M.Schwartz)等人通過加速器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，又證實(shí)了兩種不同的中微子νeνμ；70年代中期，美國的佩爾(M.L.Perl)小組在APEAR的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)中又發(fā)現(xiàn)了另外兩種中微子—ντ和反ντ。至此，中微子就有了六個(gè)且只有六個(gè)：。5.中微子的質(zhì)量：對(duì)中微子的質(zhì)量是否為零，一直存在質(zhì)疑，原因有兩個(gè)方面：①若中微子的質(zhì)量不為零，存在中微子振蕩，則太陽中微子失蹤之謎就揭開了；②有關(guān)暗物質(zhì)問題。天體當(dāng)中有些物質(zhì)看不見，但存在，稱為暗物質(zhì)。暗物質(zhì)是什么?第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-827可能是黑洞、死星、宇宙塵?；蚰撤N氣體等，已經(jīng)知道暗物質(zhì)不是由重子組成，若中微子質(zhì)量不為零，則可能中微子是其組成之一。到目前為止，中微子質(zhì)量的測(cè)量仍在繼續(xù)中，但實(shí)驗(yàn)檢測(cè)只能減小中微子質(zhì)量的上限，如目前已經(jīng)測(cè)量到：第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-828七介子理論的建立

在原子核性質(zhì)的研究過程中，人們逐漸明確了核力與核子是否帶電無關(guān)，核子之間的相互作用是一種短程力，其作用范圍約為10-13厘米。這種力遠(yuǎn)比電荷間的電磁相互作用強(qiáng)大，因此不能簡(jiǎn)單的歸結(jié)為電磁相互作用，而是一種強(qiáng)相互作用。1.湯川的預(yù)言：1935年，日本物理學(xué)家湯川秀樹(H.Yukawa)提出介子理論，用于解釋強(qiáng)相互作用。他認(rèn)為，核子之間是通過交換一種可稱為介子(meson)的粒子發(fā)生相互作用。并根據(jù)核力的作用范圍，估算出介子的靜止質(zhì)量約為電子的二百多倍。1949年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。2.介子的發(fā)現(xiàn)：1937年安德森核尼德邁耶(S.H.Neddemeyer)在宇宙射線的研究中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量約為電子的207倍的新粒子，稱為μ介子。但由于μ介子與原子核的相互作用很弱，不可能是湯川所預(yù)言的介子。1947年，英國物理學(xué)家鮑威爾(C.F.Powell)用核乳膠技術(shù)探測(cè)宇宙射線，發(fā)現(xiàn)了另一種粒子，質(zhì)量為電子的273倍，稱為π介子。π介子才是湯川預(yù)言的介子。第28頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-829八奇異粒子的研究1.發(fā)現(xiàn)：1947年，在宇宙射線的研究中，羅切斯特(G.D.Roechester)和巴特勒(C.C.Butler)首先在曼徹斯特大學(xué)用云室觀察到了奇異的“V”型事件：如右圖示，虛線表示電中性粒子V0，實(shí)線為帶電粒子。根據(jù)他們?cè)诖艌?chǎng)中的偏轉(zhuǎn)曲率和電離密度，可知V0的產(chǎn)物是p和π-。1954年，在美國布魯克海汶實(shí)驗(yàn)室，3GeV同步質(zhì)子加速器投入使用，開始實(shí)現(xiàn)了人工產(chǎn)生“V”型粒子，這些粒子的性質(zhì)才得以研究。由于這些粒子有自己奇特的性質(zhì)，所以稱為奇異粒子。比核子重的奇異粒子又稱超子，如Λ、Σ+、Σ0、Σ-、Ξ0、Ξ-等，表示為V01；比核子輕又比π介子重的介子則用V02表示，如K+、K0、K-、η等。第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-8302.奇異粒子的兩個(gè)特性：①協(xié)同產(chǎn)生、非協(xié)同衰變：即在碰撞過程中，它們總是同時(shí)產(chǎn)生，可是衰變時(shí)卻獨(dú)立的進(jìn)行，最終成為普通粒子；②快產(chǎn)生，慢衰變（強(qiáng)產(chǎn)生，弱衰變）。奇異粒子的產(chǎn)生過程是強(qiáng)相互作用過程，截面很大，碰撞的時(shí)間量級(jí)為10-24S，而衰變是弱相互作用過程，或電磁相互作用過程，所以奇異粒子的平均壽命都較長(zhǎng)，是穩(wěn)定粒子。1953年，蓋爾曼(M.Gell-Mann)和西島(NiShijima)用一新的量子數(shù)—奇異數(shù)來表示這一特性，并假定在強(qiáng)相互作用中奇異數(shù)守恒，而在弱相互作用中奇異數(shù)可以不守恒，從而解釋了奇異粒子的協(xié)同產(chǎn)生非協(xié)同衰變的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。3.θ-τ疑難：當(dāng)時(shí)對(duì)最輕的奇異粒子（現(xiàn)在稱為K介子）的衰變過程發(fā)現(xiàn)了一個(gè)疑難：質(zhì)量、壽命、電荷都相同的兩種粒子--θ介子和τ介子，衰變時(shí)，θ衰變?yōu)閮蓚€(gè)π介子，它們的宇稱為正；τ衰變?yōu)?個(gè)π介子，它們的宇稱則為負(fù)。也就是說θ粒子與τ粒子衰變時(shí)，表現(xiàn)出具有完全相反的宇稱。鑒于質(zhì)量、壽命和電荷都相同，這兩種粒子應(yīng)為同一種，但從其衰變行為看，如果宇稱守恒，則θ和τ就不可能是同一種粒子。第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-831

1956年的夏天，楊振寧與李政道一起，查閱了當(dāng)時(shí)已有的關(guān)于“宇稱守恒”這個(gè)概念的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)以后，指出：這一疑難的關(guān)鍵在于人們認(rèn)為微觀粒子的在運(yùn)動(dòng)過程種宇稱守恒，強(qiáng)相互作用和電磁相互作用的過程中，宇稱守恒是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的，但在弱相互作用過程中，宇稱并沒有得到判決性的檢驗(yàn)，沒有根據(jù)說它一定守恒。如果“宇稱守恒”在弱相互作用中并不成立，那么“宇稱”的概念就不能應(yīng)用在θ粒子和τ粒子的衰變機(jī)制中。這樣，θ粒子與τ粒子就可以是同一種粒子，θ-τ疑難即可迎刃而解。與此同時(shí)，他們還建議可以用β衰變等實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)他們的推測(cè)。幾個(gè)月后，哥倫比亞大學(xué)美籍華裔吳健雄教授與美國華盛頓國家標(biāo)準(zhǔn)局的四位物理工作者一起，用鈷60的衰變實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在這種β衰變過程中宇稱確實(shí)不守恒。此后還有其他的實(shí)驗(yàn)也證實(shí)這個(gè)結(jié)論的正確性。于是，在弱相互作用下的宇稱守恒原理，終于被推翻了。楊振寧與李政道因此共同獲得1957年諾貝爾物理獎(jiǎng)。同年獲得愛因斯坦科學(xué)獎(jiǎng)。第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-832粒子物理學(xué)的發(fā)展楊振寧李政道第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-833李政道和楊振寧楊振寧、李政道大膽提出粒子在弱相互作用中，宇稱不一定守恒，θ粒子和τ粒子可能是同一種粒子。粒子物理學(xué)的發(fā)展第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-834吳健雄的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證吳健雄做了極化鈷60原子核β衰變實(shí)驗(yàn)，將鈷60置于0.01K的低溫環(huán)境中的磁場(chǎng)內(nèi)，實(shí)驗(yàn)說明了β衰變規(guī)律宇稱不守恒，使楊、李的觀點(diǎn)得到了驗(yàn)證，打破了人們的傳統(tǒng)觀念。吳健雄粒子物理學(xué)的發(fā)展第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-835九粒子的分類

在粒子物理學(xué)的發(fā)展過程中，提出過不同的分類方案，如①早期按粒子的質(zhì)量分類：光子（0）、輕子（輕）、介子（輕子和重子之間）、重子（重）；②按粒子的壽命分為穩(wěn)定粒子（平均壽命>10-18s)和不穩(wěn)定粒子（平均壽命在10-20-10-24S）；③分為粒子和反粒子。反粒子：反粒子的質(zhì)量、壽命、自旋等與粒子相同，而電荷等相加性量子數(shù)與粒子異號(hào)。首先從理論上預(yù)言反粒子存在的人，是英國人狄拉克。25歲時(shí)狄拉克對(duì)量子力學(xué)就做出了令人矚目的貢獻(xiàn)。此后他致力于建立相對(duì)論性電子理論。終于他提出了著名的狄拉克方程。該方程不僅簡(jiǎn)潔、優(yōu)美，而且還能解出實(shí)驗(yàn)的自旋值和磁矩值，精細(xì)結(jié)構(gòu)，將量子力學(xué)中的康普頓散射、塞曼效應(yīng)等事實(shí)，通過相對(duì)論電子理論統(tǒng)一起來。第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-8361955年賽格雷、張伯倫在高能加速器上獲得了反質(zhì)子。1956年發(fā)現(xiàn)反中子。1959年，我國科學(xué)家王淦昌發(fā)現(xiàn)了反西格馬負(fù)超子（）。人們又開始想到能否用反質(zhì)子、反中子、正電子，組成一個(gè)反原子。1995年開始，歐洲粒子研究中心的科學(xué)家，在(LEAR)低能反質(zhì)子環(huán)中，產(chǎn)生了9個(gè)反氫原子，雖然它們存在的時(shí)間僅為三億分之四秒，但是，卻將人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)知領(lǐng)域大大擴(kuò)展了。粒子物理學(xué)的發(fā)展賽格雷像第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-837張伯倫像粒子物理學(xué)的發(fā)展第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-838現(xiàn)在公認(rèn)的科學(xué)分類方法是按粒子參與相互作用的類型來分。粒子共參與四種相互作用：強(qiáng)相互作用、電磁相互作用、弱相互作用、引力相互作用。由于相互作用和前三種相比太弱，因此粒子物理學(xué)中不考慮它。①輕子：主要參與弱作用，帶電的輕子也參與電磁作用，自旋都是1/2，所以是費(fèi)米子；輕子必定以粒子與反粒子對(duì)的形式生成湮滅。電子等6種是輕子，加上它們的反粒子，輕子共12種。②強(qiáng)子：直接參與強(qiáng)相互作用的粒子統(tǒng)稱為強(qiáng)子，強(qiáng)子也參與弱作用，帶電強(qiáng)子也參與電磁相互作用。強(qiáng)子又分為介子和重子兩類：自旋為整數(shù)或零的稱為介子，如π、K、Η等；自旋為半整數(shù)的稱為重子，如p、n、Σ、Λ、Ξ等；③規(guī)范玻色子：是傳遞各種相互作用的中介者，它們是傳遞電磁作用的光子；傳遞弱作用的W±、Z0，傳遞強(qiáng)作用的膠子。膠子至今未發(fā)現(xiàn)。規(guī)范玻色子都是玻色子。第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-839十強(qiáng)子結(jié)構(gòu)和夸克理論1.坂田模型最早提出強(qiáng)子結(jié)構(gòu)模型的是費(fèi)米和楊振寧，1949年他們提出，π介子是由核子（質(zhì)子、中子）和它們的反粒子（反質(zhì)子和反中子）組成。由于當(dāng)時(shí)反質(zhì)子和反中子尚未發(fā)現(xiàn)，所以，這一模型的提出需要一定的知識(shí)積累和膽識(shí)。1955年，坂田昌一提出“坂田模型”：強(qiáng)子都是由質(zhì)子、中子和Λ超子以及它們的反粒子組成。這些粒子稱為基礎(chǔ)粒子。2.八重法1961年，美國物理學(xué)家蓋爾曼(M.Gell-Mann)和尼曼(Y.Neeman)提出用SU(3)對(duì)稱性對(duì)強(qiáng)子進(jìn)行分類的“八重法”。這一方法概括了當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的大量粒子，并預(yù)言了Ω-1粒子的存在。這一預(yù)言于1964年被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-8403.夸克理論1964年蓋爾曼進(jìn)一步提出假設(shè)，即作為SU(3)群的物理基礎(chǔ)的三重態(tài)，不僅僅是某種數(shù)學(xué)框架，而是三種不同的粒子：上夸克(u)、下夸克(d)、奇異夸克(s)。并提出強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的“夸克”模型：他認(rèn)為夸克是自然界中更基本的組成粒子，所有強(qiáng)子都是由三種夸克和它們的反粒子組成?？淇诵再|(zhì)：①夸克必須是費(fèi)米子。因?yàn)橘M(fèi)米子可以構(gòu)成費(fèi)米子，也可以構(gòu)成玻色子；而玻色子只能構(gòu)成玻色子，不能構(gòu)成費(fèi)米子。②夸克具有分?jǐn)?shù)電荷。上夸克的電荷為2e/3，下夸克的電荷為-e/3，奇異夸克的電荷也為-e/3。③夸克帶有色荷：紅色(R)、黃色(Y)、綠色(G)。這些色荷決定夸克參與強(qiáng)相互作用的強(qiáng)弱程度。標(biāo)準(zhǔn)模型：中子由2個(gè)下夸克和1個(gè)上夸克構(gòu)成，寫作(udd)；質(zhì)子則由2上夸克和1下夸克構(gòu)成，記為(uud)。在強(qiáng)子內(nèi)部，夸克通過膠子傳遞強(qiáng)相互作用。膠子帶有色荷，彼此有相互作用，可以形成膠子-膠子束縛態(tài)（即膠球）。第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-841粒子物理學(xué)的發(fā)展蓋爾曼像由于夸克模型能夠成功的解釋許多已知事實(shí)，把極為復(fù)雜的事情變得非常簡(jiǎn)單，而且在說明強(qiáng)子分類和質(zhì)量譜等方面非常成功，所以這一模型為大多數(shù)人所接受。1969年，蓋爾曼獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-842J/ψ粒子是自旋為1的玻色子，質(zhì)量很大，比質(zhì)子質(zhì)量還大3倍多。它的電荷是2e/3；但壽命卻出奇的長(zhǎng)，達(dá)到10-20秒，是類似能量的典型強(qiáng)子的1000多倍。為了說明J/ψ粒子的性質(zhì)，人們提出了一種新的夸克---桀夸克（c夸克）。J/ψ粒子是由一個(gè)桀夸克和一個(gè)反桀夸克組成的束縛態(tài)。4.桀夸克的發(fā)現(xiàn)1974年8月，丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，在布魯克海文實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)子加速器（能量為3.3×1010eV）上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新粒子，將其命名為“J”，并于11月份宣布。同時(shí)在美國西海岸的斯坦福大學(xué)直線加速器中心的里克特小組也發(fā)現(xiàn)了類似的粒子，并將其命名為“ψ”。因此，這個(gè)粒子就命名為“J/ψ”。不久在意大利和德國的加速器上也相繼觀察到這個(gè)粒子。為此，丁肇中和里克特容獲1976年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。里克特第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-8435.底夸克(b)和頂夸克(t)根據(jù)基本粒子的發(fā)現(xiàn)歷史，可將夸克分為三代，第一代夸克為上夸克和下夸克(u、d)；第二代為奇異夸克和桀夸克(s、c)。從20世紀(jì)70年代，人們開始尋找第三代夸克---底夸克(b)和頂夸克(t)。1984年，歐洲核子中心（CERN）發(fā)現(xiàn)了頂夸克的痕跡。但真正找到它們卻非常困難。1992年5月，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室利用Tevatron對(duì)撞機(jī)(加速器長(zhǎng)6.4公里)尋找頂夸克，參加實(shí)驗(yàn)的是兩個(gè)國際性合作組：CDF和D0，共800多人。1994年終于觀察到頂夸克的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，并測(cè)定了其質(zhì)量。但它比同一代的底夸克重30多倍，是質(zhì)子質(zhì)量的180多倍，是最輕的上夸克的30000多倍，大大出乎人們的預(yù)料。在標(biāo)準(zhǔn)模型中，質(zhì)量認(rèn)作為一個(gè)基本常數(shù)，它是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，人為的加到理論中去的。但為什么夸克有三代的劃分？三代間的質(zhì)量為什么相差懸殊？有沒有第四代？是什么因素決定了它們的質(zhì)量的大小等等問題都在等待答案。第43頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-8446.夸克囚禁

在目前的認(rèn)識(shí)水平上，夸克是最小的物質(zhì)粒子，在構(gòu)成強(qiáng)子時(shí)，夸克之間的作用還要借助膠子，就象傳遞電磁作用的媒介粒子---光子一樣。由于夸克所帶色荷有三種，所以膠子有8種。一般地，介子由一個(gè)夸克和一個(gè)反夸克構(gòu)成，重子由三個(gè)夸克構(gòu)成。這些正反夸克之間的相互作用是通過交換膠子來完成的。約束核子在原子核內(nèi)的力是核力，約束夸克在重子和介子內(nèi)的力是“色力”。不同的是核力對(duì)核子的約束是有限的，在外界作用下，如放射性元素，核子脫離原子核并不是非常困難。但是色力卻使夸克不可跨越，從實(shí)驗(yàn)情況看，人們從未發(fā)現(xiàn)單個(gè)、自由的夸克，只有2個(gè)或3個(gè)夸克的集合體才能處于自由狀態(tài)，通常情況下，夸克總是被約束在質(zhì)子和中子內(nèi)部?？淇艘獩_破色力的束縛成為自由夸克幾乎是不可能的。這種現(xiàn)象稱作“夸克囚禁”。但與此同時(shí)，粒子加速器上的實(shí)驗(yàn)，卻顯示質(zhì)子中的夸克粒子間，好像并沒有相互作用力。這是當(dāng)時(shí)科學(xué)研究無法完全解釋的問題。只有了解夸克之間的相互作用力的性質(zhì)，才有可能得到單個(gè)的自由夸克，從而解決這個(gè)難題。第44頁，共49頁，2023年，2月20日，星期三2004-12-845“弦”模型：關(guān)于“夸克囚禁”，意大利和美國物理學(xué)家曾提出“弦”模型來解釋。1968年，意大利的維尼基亞諾(Vineziano)找到了一個(gè)與量子場(chǎng)論無關(guān)的函數(shù)，它能很好的描述強(qiáng)子的許多特征。但如果用這個(gè)函數(shù)描述粒子的性質(zhì)，粒子將等效成一根一維弦。這意味著粒子的點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)將被一根“弦”來代替。最初引用“弦”概念的是美國加州理工學(xué)院的許瓦茲(J.G.Schwarz)和舍科(Sherk)。由于舊弦理論存