的单位。在卢瑟福的实验中,α粒子具有几百万电子伏特的能量。更近代,我们知道使用电磁场给粒子提供首先是几百万然后是几十亿电子伏特的能量。这样我们知道,20年之前以为是“基本”的粒子,原来是由更小的粒子所组成。如果我们用更高的能量时,是否会发现这些粒子是由更小的粒子所组成的呢?这一定是可能的。但我们确实有一些理论的根据,相信我们已经拥有或者说接近拥有自然界的终极构件的知识。
用上一章讨论的波粒二象性,包括光和引力的宇宙中的一切都能以粒子来描述。这些粒子有一种称为自旋的性质。自旋可以设想成绕着一个轴自转的小陀螺。但这可能会引起误会,因为量子力学告诉我们,粒子并没有任何很好定义的轴。粒子的自旋真正告诉我们的是,从不同的方向看粒子是什么样子的。一个自旋为0的粒子像一个圆点:从任何方向看都一样(图-a)。而自旋为1的粒子像一个箭头:从不同方向看是不同的(图-b)。只有把当它转过完全的一圈(360°)时,这粒子才显得是一样。自旋为2的粒子像个双头的箭头(图-c):只要转过半圈(180°),看起来便是一样的了。类似地,更高自旋的粒子在旋转了整圈的更小的部分后,看起来便是一样的。所有这一切都是这样的直截了当,但惊人的事实是,有些粒子转过一圈后,仍然显得不同,你必须使其转两整圈!这样的粒子具有1/2的自旋。
图
宇宙间所有已知的粒子可以分成两组:组成宇宙中的物质的自旋为1/2的粒子;在物质粒子之间引起力的自旋为0、1和2的粒子。物质粒子服从所谓的泡利不相容原理。这是奥地利物理学家沃尔
第11章(4/6)