精星灵,曰:“μ介子简述。μ介子是一种带负电,质量为电子206.6倍的复合粒子,由一个夸克和一个反夸克构成,这两个夸克可以不同味,但色一定相反。μ介子受到强相互作用力作用,属于强子。其寿命2.20微秒,在此后由于弱相互作用力的作用衰变。”
月净威,哈佛大学科学家,道:“现代科技。美国洛斯阿拉莫斯科学实验室(Los Alamos National Laboratory)科学家研制成一种新仪器,可以利用因宇宙射线与地球大气碰撞而形成的基本粒子——μ介子发现核材料偷运者,它能在短短的一分钟内发现隐藏在厢式货运汽车中宽度仅为10厘米的方块铀材料。每分钟射到每平方米地球表面上的μ介子大约有1万个,当μ介子与原子核相碰撞时,它会偏离自己的原始轨迹,偏离程度取决于原子核的质量。例如,10厘米水可以迫使具有中等能量的μ介子改变方向只有0.1°,而同样厚度的铅却能迫使μ介子偏离原始方向整整1°。洛斯阿拉莫斯科学实验室研究小组在装有金属部件的箱子上面放有两个60厘米矩形μ介子检测器,另一对μ介子检测器被安放在箱子的下面。从天空中射来的μ介子先穿过安放在箱子上面的两个μ介子检测器,由这一对μ介子检测器确定μ介子的行进方向,然后μ介子又会穿过下面一对μ介子检测器,再测出μ介子偏离原始方向的程度,最后这些数据可用来建立箱子内部物体的三维模型。”
精星灵,曰:“核子。是质子、反质子、中子和反中子的总称,是组成原子核的粒子。它由夸克和胶子组成,属于重子。”
月净威,哈佛大学科学家,道:“核子的意义。质子是自旋为1/2,质量为l.6726485×10^-24g(938.2796MeV),带正电(数值与电子电荷绝对值相同,为1.6021892×10^-19C),磁矩为1.410617×10^-23erg/Gs的稳定粒子(寿命10^32年)。中子是1932年由J.查德威克发现的中性粒子,其自旋为1/2,质量为1.674954×10^-24g(939.5731MeV),磁矩为-9.66243661×10^-24erg/Gs。它是不稳定的。它可以通过弱相互作用衰变为质子、电子、反电子中微子,平均寿命约为898±16s。在中子发现后,伊万年科和W.K.海森伯提出了原子核由质子和中子构成的理论。这理论已由随后的实验所证实。”
精星灵,曰:“核子(Nucleon)。质子-质子和中子-质子的散射实验表明,它们之间的强相互作用力(核力)与它们是否带电(即是质子还是中子)无关,这就是核力的电荷无关性。为了解释核力的电荷无关性,B.卡森和 E. U.康登于1936年引入了同位旋的概念,把质子和中子看成同一种粒子——核子的两种不同状态。核子的同位旋是1/2,它可以有两种不同的状态:同位旋第三分量为1/2的状态是质子,同位旋第三分量为-1/2的状态是中子。这样核力的电荷无关性被归结为强相互作用中同位旋空间的转动不变性。”
月净威,哈佛大学科学家,道:“质子和中子。高能电子、μ子和中微子在质子及中子上的散射表明,质子和中子的电荷和磁矩有着一定的空间分布,因而不是点粒子,而是有着内部结构的。目前实验的结果表明,质子和中子是由三个更深一层次的粒子——夸克通过由胶子传递的强作用力所构成的。研究核子的内部结构,是粒子物理学当前的一个中心课题。”
精星灵,曰:“介子。介子类包括带正负电的以及中性的π介子,带正负电的以及中性的κ介子,和发现的η介子。介子类的基本粒子的静质量介于轻子和重子之间,所以取名为介子。介子的自旋量子数为零。”
月净威,哈佛大学科学家,道:“概念。核力是使核子组成原子核的作用力,属于强相互作用力的一类。原子核中有中子、质子,质子是带正电的,所以质子之间会互相排斥。是非常强大的核力将它们吸引在一起,使它们在非常小的区域形成原子核。核力是短程力,只有在原子核尺度上才显现出来。”
精星灵,曰:“历史。20世纪初,人们只知道自然界存在着两种力:一种是万有引力,另一种是电磁力。对于带电粒子,在相同的距离上这两种力的强度差别很大,电磁力大约要比万有引力强10^35倍。基于这两种力的性质,原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。核物理学家猜想,原子合理的和之间有第三种相互作用存在,即存在着一种核力,是核力把核子紧紧地束缚在核内,形成稳定的原子核。后来的实验证实了科学家的猜测,并进一步揭示了核力的性质与特点。”
月净威,哈佛大学科学家,道:“性质。”
精星灵,曰:“强相互作用力。核力是强相互作用力(强力)的一种表现。在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多。”
月净威,哈佛大学科学家,道:“短程力。核力是短程力,作用范围在1.5*10^-15 m之内。核力在大于0.8*10^-15m时表现为吸引力,且随距离增大而减小,超过1.5*10^-15m时,核力急速下降几乎消失;而在距离小于0.8*10^-15m时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起。”
精星灵,曰:“饱和性。每个核子只跟邻近的核子发生核力作用,这种性质称为核力的饱和性。各种较重(例如A>40)的原子核中,每个核子所占的体积大致相同,每个核子平均结合能[2]也大致相同(见原子核)。这一实验事实表明原子核中每一核子通常仅仅和邻近的少数核子发生较强的吸引作用,说明核力和某些分子之间的作用力一样,具有饱和性。可以说核力的饱和性必然要求核力具有短程性,二者是核力最重要的两个性质。”
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