宇宙是什么

3. 接踵而至的新粒子

  与强力反应的粒子被发现后，原子核内部的秘密便被揭开了。在原子核中，质子与中子通过交换π介子而结合在一起。此时，有的人认为所有的问题都解决了。

  然而，基本粒子的世界并非如此简单。π介子被发现后，基本粒子物理学领域的研究者不仅没有因解开了原子核之谜而欣喜，反而陷入了异常混乱的局面。这是因为，研究者接连不断地发现了同样与强力反应的粒子。可以说，π介子的发现并非“一切的终点”，而是“开始阶段的终点”。

  在这一背景下，高能大型加速器也被建造了出来。20世纪50年代至60年代，加速器实验不断发现新的粒子。当时的情况甚至可以说，只要进行实验就能发现点什么。

  例如，后来被命名为“Δ”的粒子，就是在用质子轰击π介子的实验中发现的。在介绍不确定性原理时，我曾经说过“粒子的寿命越短，就越容易制造”，Δ正是这种易于制造的粒子。Δ粒子从生成到衰变，仅有短暂的10^-23秒。强力是一种名副其实的强大作用力，所以即便在实验室制造出Δ粒子，它也会马上衰变。

  这一时期被检测出的新粒子情况大多如此。由于粒子的寿命短，施加的能量即使存在偏差也能将其制造出来。因此，当时产生了一股发现新粒子的热潮，新粒子可谓接踵而至。通过各种粒子的碰撞实验，研究者发现了很多瞬间产生又随即衰变的新粒子。

  一般来说，这些“新发现”应该会让研究者感到兴奋，然而在当时研究者的心中，困惑似乎更多一些。这是因为他们发现的很多粒子性质相似，进而无法将这些粒子称为“基本粒子”。就像原子不是基本粒子的情况一样，这些性质相似的粒子很可能存在内部结构。

  这一时期发现的各种粒子以及此前已知的粒子，被统称为“强子”（Hadron）。“Hadron”是希腊语，意为“紧紧地黏在一起”。这些粒子是与“强力”有关的粒子，所以才有了这个名字。

  强子根据质量上的不同，分为“介子”（Meson）和“重子”（Baryon）两类。质量比质子轻而比电子重（质量介于质子和电子之间）的强子，是介子（例如π介子和K介子等）。质量比介子重的强子，是重子（例如质子、中子、Λ粒子、Σ粒子和Ξ粒子等）。另外，与“强力”无关的粒子（例如电子、μ子和中微子等）统称为“轻子”（Lepton），以此区别于重子。但是，研究者在介子和轻子中发现了比质子重的粒子后，这种命名方式就失去了清晰的意义。