粒子周期律

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。