據報載全球物理學家眾裡尋它千百度的「上帝粒子」──希格斯玻色子(Higgs boson),終於和世人見面,令學界振奮不已,人類對物質世界的認識也翻開新頁。

來認識一下何謂「粒子」。

 

  「物」有其基本要素,由基本要素組合成個體的「物(物體)」。《3小時讀通基本粒子》一書乃是藉由淺顯易懂的文字及繪圖,來說明「物」的基本要素──原子核及基本粒子的一本書。這些基本要素是1公分的一兆分之一尺度的超微小(micro)要素,乃是現代物理學的基礎。

  早在西元前5世紀,希臘哲人便已有了「物」具有一種最根本的基本要素-原子的想法。

  19世紀末,隨著近代科學的進步,確立了原子.分子為物之基本的觀念。例如,水是由水分子組成,水分子則是由氧原子和氫原子組成。而原子是大小約1公分的一億分之一的微小粒子。

  然而進入20世紀後,原子.分子為物之基本的這一觀念遭到推翻,出現了原子核.基本粒子才是物的基本要素的新觀念。亦即,原子乃是由位於原子中心的微小原子核及其周圍的電子所組成,而原子核是由數個質子和中子所組成。

  到了20世紀後半,又發現了質子和中子是由3個夸克組成,而電子有微中子這夥伴。夸克和電子.微中子才是構成「物」的基本要素,也就是「物」的「構成基本粒子」。

  另一方面,宇宙間存在著使上述的基本粒子結合在一起及產生運動的基本力及負責傳遞這些基本力的「力的基本粒子」。亦即分別是電磁力及傳遞電磁力的光子;在原子核內將質子和中子結合在一起的核力(原子力)及居中斡旋的介子;束縛夸克的強交互作用(色力)及強交互作用之源的膠子;作用於微中子的弱交互作用及傳遞弱交互作用的弱玻色子。

  在20世紀,由「物」之基本的「構成基本粒子」及「力的基本粒子」組成的標準模型大致確立。

  《3小時讀通基本粒子》一書的目的在於以容易理解的方式,解說20世紀所建構出的嶄新基本粒子樣貌。內容呈現上以易懂為第一優先,不使用數學公式,盡可能使用繪圖和文字來進行說明。

  以讀者層的設定來說,是針對「物」之構成及物理之基礎有興趣的高中生和一般讀者。

  在第1章,先說明從原子.分子的觀念,演進到原子核.基本粒子的觀念演變的過程。

  在第2章,邀您進入原子核的世界,為您介紹原子核內質子和中子的各種轉動,質子和中子在1公分的一兆分之一大小的超微小滑冰場上表演自旋及繞轉的舞。在第3章,我們以平易的方式說明原子核擔綱的放射線及原子力(核能)之基礎。

  再來來到第4章和第5章,觀賞超超微觀的夸克與微中子的神奇世界。在那世界裡,夸克老是窩在質子的口袋裡不出來。而微中子則是直接穿過地球,在宇宙中四處飛行。

  在第6章,我們簡單地談論一下宇宙和物理的根本性問題,例如宇宙初始、滿布在宇宙中的未知暗物質的真面目、基本力的統一等等。

 

~資料來源《3小時讀通基本粒子》一書,即將出版~

3小時讀通基本粒子_封面  

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