科学家发现神秘微观粒子

周正


【正见网2004年01月17日】

据《科学每日电讯》2004年1月12日报道,由澳大利亚墨尔本大学(University of Melbourne)及其它13个国家约300名物理学家所组成的一个合作组(Belle collaboration)最近发现了一种难以解释的微观粒子,用现有描述物质构成的理论都无法解释。这项新发现将发表在国际权威的物理学刊物Physical Review Letters上。

墨尔本大学的物理学家Craig Everton说,“这意味着一些现有认识物质的标准和理论需要更新。”

科学家介绍说,这种新发现的粒子可能是一种介子(meson)。介子本身就是一种不易搞明白的物质。它是由现在已经认识到的基本粒子夸克构成。这种神秘的介子重量约和氦原子一样。然而它的存在时间却非常短,在大约10^(-21)秒之后,它就会转变为其它人们较熟知的粒子。研究人员是在利用日本的电子对撞机(electron collider)发现这种新型介子的,把它命名为X(3872)。

现代科学的发展已经把微观粒子和天文联系在一起。科学家们希望能通过研究介子等基本粒子来探索微观世界,甚至解释“暗物质”和“暗能量”。科学家们发现,我们目前所能观察到的恒星、行星或热气体无法维持宇宙星系的正常运行。根据理论计算,目前我们所能观察到的只占宇宙总质量的4%。另外96%的物质和能量既摸不著也看不到,目前任何仪器都探测不到,科学家就把它们叫做“暗物质”和“暗能量”。美国物理学家保罗・ 斯坦哈特(Paul Steinhardt)在2003年6月20日《科学》杂志中这样写道:“没有暗物质,就没有我们人类的存在。”

近代科学发现分子、原子、电子、质子、中子等,都不需要十分精密的仪器。然而对基本粒子的進一步研究却是一件很困难的事情。一方面是粒子本身存在时间极短,瞬间即逝;另一方面则是技术要求的难度越来越大。发现X(3872)介子的电子对撞机十分庞大,仪器本身约有一公里长。这种新型粒子的发现最近已在美国费米加速器实验室被重复,所用的是世界上最大的电子对撞机。

介子是由夸克构成的,那么夸克又是由什么粒子构成的呢?构成夸克的粒子又是什么构成的呢?研究介子和夸克尚且有如此大的难度;对更微观粒子的探索更不用说了。尽管这些粒子遍及全宇宙处都是,然而了解它们对人类来说几乎是登天之难。

Craig Everton解释说,这种新发现的粒子存在时间对人类来讲是无法思议的短暂,但对这样大小的粒子来说,却是十分漫长的。

也许不同层次的基本粒子自有其存在的时空。“暗物质”、“暗能量”和基本粒子的研究无疑给人们一个启示:要想了解更微观的世界,就需要人们思维方式的转变。人类对于这个世界认识的突破,也许会来源于对人类自身以及人类与自然相互关系的重新认识。


参考资料:
http://www.sciencedaily.com/releases/2004/01/040112072200.htm
http://dajiyuan.com/gb/3/10/4/n387923.htm


(英文版:http://www.pureinsight.org/node/2020

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