佛学大辞典

读音：[ji1 ben3 li4 zi3 lun4]

将视作是构成物质最基本的粒子称为基本粒子，就其性质与结构展开研究的一门物理学领域。基本粒子论亦可说是研究自然界的普遍结构及其法则的一项学问。基本粒子论的历史 古希腊的德谟克利特（Demokritos，公元前约四六○年~前约三七○年）将物质的最小单位以不可再分割者之意，而称之为“atmos”。经科学研究所解明的最早一种基本粒子为原子。它是由十九世纪的化学家道尔顿（John Dalton ，一七六六年~一八四四年）所发现。他将保有化学性质的最小单位取法于古希腊的德谟克利特，命名为“原子（atom）”。而究明还有比原子更微小的粒子，则是始自一八九七年、汤姆生（Joseph J. Thomson，一八五六年~一九四○年）等人在阴极射线的实验中所发现的电子。同一时期，又究明从阴极射线的阳极亦释放出带有正电荷的粒子，此即质子的发现。再到二十世纪时，又由拉塞福（Ernest Rutherford，一八七一年~一九三七年）的研究中，究明原子核含有质子与中子，使得基本粒子论大有进展。由上述的现象到一九三○年代中期为止，一直认为所有的物质皆是由原子构成，此原子再由电子、质子、中子的三种微小粒子所组成。而此三种的基本粒子正是构成自然最最微小的粒子，因此称为“基本粒子”。在电荷上属于中性的中子何以会被密闭在原子核的这种微小壳中，将此谜团解开的就是汤川秀树（一九○七年~一九八一年）的（一九三五年）。接着又有鲍威尔（Cecil F. Powell，一九○三年~一九六九年）等人在宇宙线中发现它的存在（一九四七年），证实了的正确。其后，陆续在电子、质子、中子、中间子的四种粒子之外，又发现了光子（photon）、中微子（neutrino）、电子反粒子的正电子等，使得基本粒子的种类亦不断增加。尤其是第二次大战后，更因加速器的技术突破，而发现可藉由这些粒子的互相沖撞产生其它的粒子，或如宇宙线的粒子般，转化成其它粒子、抑或消灭，基本粒子的数目亦有几百种类被发现出来。这些粒子之间有四种力量（相互作用），即重力、电磁力（电磁相互作用）、弱力（微弱的相互作用）、强力（强烈的相互作用）产生作用，包含这些力量的起源在内，解释所有基本粒子形成的一项统一理论及大统一理论正逐步建立当中。又在巨爆宇宙论上亦有阐述基本粒子论。亦即认为，宇宙初期仍处于超高温、超高密度状态时，所有的相互作用皆被统一。然后随着宇宙的膨胀而逐渐冷却，引起宇宙的相转移之中，各该的相互作用才被释离出来，其结果导致原本自由的夸克（quark）及胶子（gluon）被闭合而造成强粒子（hadron），才形成现在我们所知的物质世界。基本粒子的相互作用与基本粒子的分类 基本粒子之间所产生的相互作用，扼要说明如下。重力在轻粒子的等级里非常微弱，是不可能测定的一种相互作用。电磁相互作用是控制化学反应的相互作用，为决定电子在原子中活动的主要力量。弱相互作用是在非常短的距离才有作用，亦具有可使质子转换成中子的功能。电磁力与弱力看似完全不同的力量，不过已由温伯格（Steven Weinberg，一九三三年~）与沙伦（Abdus Salam，一九二六年~）将二种的相互作用予以统一（温伯格∥沙伦理论）。强相互作用是在所谓10∣13cm的极短距离产生强烈作用，跟核力有关的相互作用，为π中间子将质子与中子、或质子与质子交换所产生的力量。基本粒子与三种相互作用的关联，可大别为强粒子（hadron）、轻粒子（lepton）、光子（photon）的三种。强粒子有重子数（baryon number）为+1、-1及0的粒子，分别被划归质子、中子等的重粒子、反重粒子及π中间子等的中间子类。而强粒子是以强相互作用为主体，亦带有电磁相互作用及弱相互作用。轻粒子是含有电子、中微子类等及其反粒子，产生电磁相互作用及弱相互作用的基本粒子。光子仅只一种，且只有电磁相互作用。但正如前述，由近几年的研究已经证实，质子、中子等的强粒子是由更基本的夸克所形成。因此，就强粒子而言，应该说夸克才是基本粒子。夸克模型一九六三年，盖尔曼（Murray Gell-Mann，一九二九年~）与兹维格（George Zweig）提出一项截然不同的理论，主张强粒子是由更小粒子的夸克所组成。当初可能基于方便而谓夸克有三种，分别将它们命名为上（up）、下（down）、奇异（stran-ge）。并且认为，质子及中子的强粒子是由这些的夸克各三个分别组合而成。例如：质子是由上夸克二个与下夸克一个，中子是由上夸克一个与下夸克二个组合而成。于是咸信所有的强粒子皆可由三个的夸克加以分类，直到单凭三个不足以说明的强粒子被发现时，才再加入魅夸克（charm quark）、底夸克（bottom quark）、顶夸克（top quark），及其各自的反夸克（antiquark），合计可用十二种的夸克加以分类。现在由于一九九四年发现第六种的夸克，而得知夸克主宰极微世界。三种的夸克是透过一种名为胶子（gluon）的粒子而被紧密结合在一起。此种力量是随夸克间的距离越远而越强，将夸克整个密闭在强粒子之中。所有的强粒子皆由夸克构成的模型，如今在说明实验事实上亦已获得重大成功。

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