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冰人幽灵-第章

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肒表示。OK就是…273。16℃,而273。16K就是0℃)。从理论上讲,绝对零度是达不到的,但是可以不断接近它。液态氢的沸点是绝对温标20。2度,液态氦的沸点是绝对温标4。2度。在绝对温标2。19度的时候,氦Ⅰ变为氦Ⅱ。1935年,利用“绝热去磁”法,使液态氦冷到绝对温标0。0034度;1957年,达到绝对温标0。00002度;目前已达到跟绝对零度只相差0。000001度了。 
       天文学家也继续研究着太阳元素。太阳上的氢“燃烧”变成了氦,以后的命运又如何呢?他们发现宇宙间有一些比太阳更炽热的恒星,中心温度达到几亿度。在这些恒星的核心,氢原子核已经都变成了氦原子核,氦原子核又相互碰撞,正在生成着碳原子核和氧原子核,同时放出大量的能。这类恒星橡心脏一样,一会儿膨胀,一会儿收缩,很有规律。为什么会这样?这也是因为氦在起作用。 
       天文学家还研究了银河系内氢的含量和氦的含量的比值。根据这个比值,有人估算了银河系的年龄有一二百亿年。 
       氦的历史并没有完,人类认识氦的历史也没有完,而我们这本讲氦的故事的小册子,却不得不结束了。 
       要问在发现氦和研究氦的历史上谁的功劳最大呢?是天文学家詹森和罗克耶吗?是化学家拉姆赛和物理学家克鲁克斯吗?是发明分光镜的本生与基尔霍夫吗?当然还要考虑把空气、氢气以及氦气液化的汉普松、卡美林&;#183;奥涅斯等人的功劳。 
       很难说。在人类认识氦的历史上,他们都有着自己的贡献。氦仅仅是一种元素,但是发现它和认识它,是许多门科学——物理学、天文学、化学、地质学等的共同胜利,决不是某一个人的力量能够完成的。 
       科学是没有平坦的道路可走的,只有不畏艰险不怕困难的人才能攀登科学的高峰。通过氦的发现的历史,我们看到许多科学家们正是这样勇于实践的人。他们有严谨的科学态度,对于实验中的一点细微现象——一个小气泡,第三位小数的细微差异,也不放过。他们不但爱问为什么,而且千方百计地去寻找答案。他们埋头苦干,几个月、一年、几年坚持不懈,终于由纷乱的谜团中找出头绪,得到了解答。他们永远不****已有的成绩,而是深人一步、再深入一步地钻研。人们对氦的认识就是这样逐步深人的。到现在为止,谁也不敢这样说:“氦,我们已经完全认识清楚了。”
外篇 深深的粒子海洋

           由夸克组成的强子家族,只是基本粒子世界的一员,在那个极微世界里,新发现的粒子似乎层出不穷,永远都没有结束的时候。目前已知的基本粒子已达到数百种,足可以组成一个庞大的“粒子动物园”。这样众多粒子的存在向我们提出了一些问题:究竟为什么它们要存在?它们在粒子的各种相互作用中起什么作用?它们彼此之间是如何联系的?它们是否是由某些更基本的粒子组成的? 
       轻子家族 
       今天公认的基本粒子可分为三大类:轻子类、夸克类(即强子类)和媒介粒子类。其中夸克类粒子全部由夸克组合而成,前文已详细介绍,不再赘述,在此重点介绍轻子类和媒介粒子类。 
       轻子是类点的、无结构的粒子。轻子具有如下两个性质:轻子只参与弱相互作用和电磁相互作用,不受强力影响,其中中微子只参与弱相互作用;轻子必定以“粒子—反粒子”对的形式产生或湮灭,总的轻子数(轻子的数目减去反轻子的数目)在我们所知道的一切过程中保持不变。 
       我们最熟悉的轻子就是电子,它是一个极轻的粒子(约是一个核子质量的1/1800),带1个单位负电荷。已知的轻子有六种,其中三种带电的轻子是电子、μ 子和τ子,μ子是于1937年被安德森发现的,其质量为电子质量的207倍,它不稳定,在2毫秒内衰变为电子;τ子是于1975年被发现的,其质量约为电子质量的3500倍,差不多是核子质量的两倍,但更不稳定,其寿命只有千分之几毫秒。这种“重电子”和“超重电子”的真实存在,对物理学家来说还是一个谜。 
       除了三种带电轻子外,还有三种不带电的轻子,称为中微子。每一种中微子对应着一种带电轻子,分别被称为电子中微子、μ子中微子、τ子中微子。它们总是成对出现,每一对称为一代,而且每一代中的中微子质量都比相应的荷电轻子的质量小得多。 
       从电性上来说,中微子都是中性的,因此,它们不参与电磁相互作用。一般假定它们的静质量为零,因此按照相对论,它们必定是以光速运动;不过,它们的质量问题是当前争论的一个焦点,人们认为,如果电子中微子确实是有质量的话,实际上也是微乎其微的。然而,可能存在的这么一点质量,在宇宙学上有重大意义:因为在宇宙中有如此多的中微子,它们是大爆炸遗留下来的,它们加在一起的质量可以产生的引力效应,大到足以使宇宙目前向外的膨胀减慢,甚至停止下来。 
       由此可见,中微子和反中微子在我们的宇宙中扮演了一个极为重要的角色。不过遗憾得很,对它们的探测极其困难,因为它们是电中性的,还具有惊人的穿透物质的能力,在固体物质中通过极大的距离仍未被吸收掉。然而,利用巨型探测器以及极大的耐心,观测到少量的中微子和反中微子还是可能的。 
       媒介粒子和四种力 
       假如组成宇宙万物的基本粒子相互间没有任何关系,它们中的任何一个都是像被“隔离”的,那么,在这样一个宇宙中,既无恒星也无行星和生命,宇宙只是一个寂寞的、完全没有事件发生的集合。幸运的是,宇宙间物质和粒子都有不同的相互作****,这才使我们的宇宙形成了有机联系,充满活力而生机勃勃。 
       在日常生活中,虽然自然界看上去好像有多种作****,但事实上所有这些作****都可以简化到最基本的四种:引力、电磁力、强力和弱力。这四种力也就是物质间的四种相互作用,这些相互作用都是靠媒介粒子的传递来实现的,媒介粒子是传递物质间相互作用的粒子。 
       引力是我们最熟悉的力,任何物体之间都有引力的相互作用,物体的质量越大,引力越大,而在粒子世界里,它几乎不起作用;引力还是一种长程力,其作用范围可以延伸到无穷远,当然随着距离的增加,其作****也逐渐减弱。科学家预测传播两个物体之间引力的媒介粒子是无质量的引力子,但引力子直到今天还没有被直接观测到。 
       电磁力是由粒子的电荷产生的。一个粒子可以带正电荷,也可以带负电荷,电荷同性相斥,异性相吸,如果一个粒子不带电荷,则不受电磁力影响。作用于固体原子和分子之间的电磁力使固体具有硬度,电磁力也具有磁性和发光的特性。携带电磁力的媒介粒子是光子,它也是产生光线的粒子。 
       强力是原子核内的力,它把原子内的中子和带正电荷的质子结合在一起(质子因都带正电荷经常试图互相推开,如果没有强力,它们将相互飞开),强力的作用范围只能在原子核内,大约只有10-15米,在相同的距离内,强力要比电磁力强100倍。传递质子、中子之间强力的粒子就是介子,从这个意义上来说,介子也是媒介粒子;传递夸克之间强力的粒子叫做胶子。 
       弱力作用于所有的夸克和粒子,强度是电磁力的千分之一。弱力与其它三种力不同的是,它的作用是改变粒子而不对粒子产生推和拉的效应。比如放射性原子很不稳定,因为它的原子核容纳了太多的中子,因此必定会发生衰变,衰变发生时,一个中子变成一个质子,同时释放出电子。这就是弱力在起作用。弱力是由W+、W-和Z粒子传递的。 
       玻色子和费米子 
       基本粒子还可以根据自旋的不同分为玻色子和费米子两大类。自旋是粒子的一个最重要性质,但粒子的自旋与我们常见的旋转很不一样,它是一份一份跳跃着自旋的,只能取一个常数的倍数。自旋为半奇数倍的是玻色子,光子、引力子、胶子等媒介粒子都属于玻色子;自旋为整数倍的是费米子,夸克和轻子家族成员都属于费米子。简言之,费米子是组成物质的粒子,玻色子则是传播物质相互作用的粒子。 
       这两类粒子
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