科學家發現神秘微觀粒子

周正


【正見網2004年01月17日】

據《科學每日電訊》2004年1月12日報導,由澳大利亞墨爾本大學(University of Melbourne)及其它13個國家約300名物理學家所組成的一個合作組(Belle collaboration)最近發現了一種難以解釋的微觀粒子,用現有描述物質構成的理論都無法解釋。這項新發現將發表在國際權威的物理學刊物Physical Review Letters上。

墨爾本大學的物理學家Craig Everton說,「這意味著一些現有認識物質的標準和理論需要更新。」

科學家介紹說,這種新發現的粒子可能是一種介子(meson)。介子本身就是一種不易搞明白的物質。它是由現在已經認識到的基本粒子夸克構成。這種神秘的介子重量約和氦原子一樣。然而它的存在時間卻非常短,在大約10^(-21)秒之後,它就會轉變為其它人們較熟知的粒子。研究人員是在利用日本的電子對撞機(electron collider)發現這種新型介子的,把它命名為X(3872)。

現代科學的發展已經把微觀粒子和天文聯繫在一起。科學家們希望能通過研究介子等基本粒子來探索微觀世界,甚至解釋「暗物質」和「暗能量」。科學家們發現,我們目前所能觀察到的恆星、行星或熱氣體無法維持宇宙星系的正常運行。根據理論計算,目前我們所能觀察到的只占宇宙總質量的4%。另外96%的物質和能量既摸不著也看不到,目前任何儀器都探測不到,科學家就把它們叫做「暗物質」和「暗能量」。美國物理學家保羅・ 斯坦哈特(Paul Steinhardt)在2003年6月20日《科學》雜誌中這樣寫道:「沒有暗物質,就沒有我們人類的存在。」

近代科學發現分子、原子、電子、質子、中子等,都不需要十分精密的儀器。然而對基本粒子的進一步研究卻是一件很困難的事情。一方面是粒子本身存在時間極短,瞬間即逝;另一方面則是技術要求的難度越來越大。發現X(3872)介子的電子對撞機十分龐大,儀器本身約有一公裡長。這種新型粒子的發現最近已在美國費米加速器實驗室被重複,所用的是世界上最大的電子對撞機。

介子是由夸克構成的,那麼夸克又是由什麼粒子構成的呢?構成夸克的粒子又是什麼構成的呢?研究介子和夸克尚且有如此大的難度;對更微觀粒子的探索更不用說了。儘管這些粒子遍及全宇宙處都是,然而了解它們對人類來說幾乎是登天之難。

Craig Everton解釋說,這種新發現的粒子存在時間對人類來講是無法思議的短暫,但對這樣大小的粒子來說,卻是十分漫長的。

也許不同層次的基本粒子自有其存在的時空。「暗物質」、「暗能量」和基本粒子的研究無疑給人們一個啟示:要想了解更微觀的世界,就需要人們思維方式的轉變。人類對於這個世界認識的突破,也許會來源於對人類自身以及人類與自然相互關係的重新認識。


參考資料:
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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