詹山石
摘??要:對粒子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明,粒子存在著一個(gè)整體的、有規(guī)律性的聯(lián)系:一切粒子依其屬性占據(jù)應(yīng)有的時(shí)空。屬性相似的粒子形成族群。同一族群的粒子隨著質(zhì)量(能量)的增加而穩(wěn)定性下降。族群之間呈現(xiàn)出穩(wěn)定性與不穩(wěn)定性的周期性變化。本文在眾多粒子分類的基礎(chǔ)上,通過建立《粒子周期表》(Particle?Periodic?Table,以下簡稱PPT),把所有的粒子都?xì)w入其中,并總結(jié)出粒子的規(guī)律性聯(lián)系和預(yù)測(假設(shè))新的粒子。
關(guān)鍵詞:粒子;周期性?;假設(shè);屬性;極性:粒子周期表
中圖分類號:??0572.25???文獻(xiàn)標(biāo)識碼:??A
1?緒論
一切粒子依其屬性(性質(zhì)、質(zhì)量、壽命、電荷或極性、運(yùn)動(dòng)、自旋、相互作用等)占據(jù)應(yīng)有的時(shí)空,并存在著一種把所有粒子聯(lián)合成為一個(gè)整體的、有規(guī)律性的聯(lián)系。
對已發(fā)現(xiàn)的幾百個(gè)粒子進(jìn)行分類排隊(duì),從混亂中理出一個(gè)頭緒來,是一件很有意義的事情。對粒子成功的分類不但應(yīng)能把所有已知的粒子歸納到一個(gè)方案里,而且還能在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)一步預(yù)言新的粒子的存在[1]。
從電子的發(fā)現(xiàn)(1897),到原子有核模型的建立(1911);從原子論(1802)的提出,到元素周期表的誕生(1869);從重子、介子、輕子和光子的四種分類,到坂田(1956)的復(fù)合粒子模型[2];從強(qiáng)子八重態(tài)(1961),到標(biāo)準(zhǔn)模型(1964),粒子物理克服了重重困難而不曾停步。標(biāo)準(zhǔn)模型的巨大成功,解決了由不同的基礎(chǔ)粒子(夸克)組成強(qiáng)子層級的復(fù)合粒子,并參與強(qiáng)、電磁和弱相互作用,產(chǎn)生粒子質(zhì)量機(jī)制——希格斯機(jī)制[3-.4]。但標(biāo)準(zhǔn)模型無法解釋輕子層級的結(jié)構(gòu)與聯(lián)系,而且夸克本身也是復(fù)合粒子(例如有不同的色荷、分?jǐn)?shù)電荷和能參與強(qiáng)-電磁-弱相互作用)。物理學(xué)的發(fā)展已經(jīng)到了另一個(gè)節(jié)點(diǎn)———?一個(gè)新的十字路口。
本文把已知的粒子,根據(jù)粒子的屬性,將屬性相似的稱為“族”。同一族的粒子按質(zhì)量從小到大的順序橫向排列起來,并用其最具特征性命名。如γ(光子)、g(引力子)和M(磁力子)稱為量子族,e、μ、τ稱為輕子族,π、K、η、D稱為介子族,p、n、Λ稱為核子族,Q、Σ、Ξ、Ω稱為重子族,W、Z、Υ稱為超子族(即超過原子之意)。加上原子族(現(xiàn)有118種元素)。利用對稱原理[5],更假設(shè)了奇子族和巨子族及其相應(yīng)的粒子,這樣總共有九個(gè)族別。并按各粒子族的屬性和起始粒子的質(zhì)量從小到大的順序縱向排列,用圖表表示,使相對零散的粒子形成一個(gè)粒子大家庭———PPT(表1)。
1.1?粒子周期表(PPT)
PPT所列的粒子,大都是具有特征性、代表性而且較為穩(wěn)定的主要粒子。PPT把已知和假設(shè)的粒子的九個(gè)族別,歸納為三個(gè)系列:即量子族、奇子族和輕子族為輕子系列;介子族、核子族和重子族為重子系列;原子族、超子族和巨子族為巨子系列。有些粒子族分主族和副族。它們有的結(jié)對、有的成群,也有眾多粒子形成的粒子系(如光子系、原子系等)。
1.2??共振態(tài)與同位素
粒子物理學(xué)中把粒子分為兩類:凡是不能通過強(qiáng)相互作用衰變的粒子稱為穩(wěn)定粒子;凡是可通過強(qiáng)相互作用衰變的粒子稱為共振態(tài)。據(jù)此,共振態(tài)和穩(wěn)定粒子的區(qū)分在于衰變的相互作用機(jī)制不同,而且壽命短于10-10?s?~?10?-12?s?時(shí),經(jīng)過一定時(shí)間后衰變?yōu)槟B(tài)粒子,這就被稱為共振態(tài)。
1910年英國科學(xué)家F.索迪提出了一個(gè)假說,元素存在著相對原子質(zhì)量和放射性不同而其他物理化學(xué)性質(zhì)相同的變種,這些變種應(yīng)處于周期表的同一位置上,稱做同位素。
由于共振態(tài)和(放射性)同位素都具有粒子多、易衰變的共同特性,故把共振態(tài)和同位素單列一表(表2)。共振態(tài)有介子型、核子型、重子型、超子型和巨子型;同位素有穩(wěn)定同位素和放射性同位素之分。
2?粒子的周期律
為了說明粒子的周期律,我們把每一粒子族對應(yīng)一個(gè)周期,共有九個(gè)周期,用羅馬數(shù)字I-IX表示。
2.1?穩(wěn)定性與不穩(wěn)定性呈周期性變化
從PPT中可以看到,奇數(shù)周期(I,Ⅲ,Ⅴ,Ⅶ,Ⅸ)的量子族、輕子族、核子族、原子族和巨子族,是構(gòu)成實(shí)物世界的光子、電子、核子和原子(γ、e、p、n)等粒子的所在族群,其主要特點(diǎn)是它們對于空間和時(shí)間的占有性[6],因此較為穩(wěn)定性。偶數(shù)周期(Ⅱ,IV,Ⅵ,Ⅷ)的奇子族、介子族、重子族和超子族的粒子,容易衰變或難于獨(dú)立存在,比較不穩(wěn)定性。隨著周期的變化,粒子也從穩(wěn)定性(相對的,下同)到不穩(wěn)定性,又從不穩(wěn)定性到穩(wěn)定性的周期性變化。
2.2?質(zhì)量的周期性
在已知質(zhì)量的粒子中,同一周期內(nèi)的粒子的質(zhì)量逐漸遞增;每個(gè)周期的終末粒子的質(zhì)量都大于下一個(gè)周期的起始的粒子。例如(輕子族)τ>π(介子族),(介子族)D>P(核子族),(核子族)Λ+?>Qu(重子族),(重子族)Ω->H(原子族),(原子族)?Rg>H+*(超子族),(超子族)Υ0>G+*(巨子族)。共振態(tài)粒子也是如此,介子型g1680>核子型N940,?核子型N3755>重子型Δ1236?,?Δ3230>Λ1115,?Λ2585>Σ1190,?Σ3000>Ξ1320。
2.3??同一周期的粒子質(zhì)量(能量)與穩(wěn)定性呈反比
多數(shù)粒子的質(zhì)量(能量)?增加,穩(wěn)定性下降.從PPT中可以看到,同一周期的粒子,隨著質(zhì)量的增加,穩(wěn)定性(壽命)就下降了:e→μ→τ,π→K→D,p→n→Λ,Σ→Ω。原子族(整個(gè)族群)也是如此:H→Bh,或F→Bh。量子族的光子系,能量(頻率)較高的x、γ射線的穩(wěn)定性也較差。