盖尔曼:核子基本成份是夸克

时间:2017-08-05 07:15:01

分类:科学家的故事

盖尔曼1929年出生在美国的纽约,他是著名的理论物理学家,1969年他因为“基本粒子分类及其相互作用方面的贡献和发现”而获得了诺贝尔物理奖。

盖尔曼小时候就善于想象,他认为纽约原来是一个茂密的森林区,后来被砍伐建起了城市。他常去布隆克斯的动物园玩耍,那里有一片没有被破坏的小树林,这片幸存的天然环境,使他对大自然无穷奥秘产生了憧想。他开始观察多姿多彩的大自然,发现了大自然有无限的魅力。有人说过“大自然对于学者的心灵起着最早和最重要的影响。每天有太阳,太阳落山之后有星星和夜晚。风总在吹,草总在长。学者是所有的人中最被这种现象强烈吸引的人”。

盖尔曼正是在大自然的熏陶和启发下,才走上了探索科学的道路。盖尔曼为探索科学开始努力学习文化知识。他在课余时间和节假日常去参观艺术博物馆、历史博物馆。他学会了拉丁语、法语、西班牙语。他领悟到语言的进化,语系的分支以及语言的亲缘关系。

盖尔曼

他认为自然科学、社会科学、文学与艺术并没有明显的差异,他十分关注文化的统一性。盖尔曼的父亲鼓励孩子学习自然科学,建议他去学物理。因为自己对数学、物理和天文很感兴趣;经常自学狭义广义相对论及宇宙膨胀理论。他父亲认为儿子学习语言和考古不会有多大出息,甚至于会挨饥受饿。他父亲向盖尔曼说,前沿物理优美迷人,会令人得到美的享受和快乐,于是盖尔曼带着半信半疑的态度学习了物理学,没有料到他进入了神异的世界而乐不知返。

后来竟成了世界著名的物理学家,大学教授。盖尔曼善于探讨世界各种事物的现象与本质的联系。他学识渊博,知识面很广。他的著作涉及到宇宙论、基本粒子物理学、量子场论、生物学、经济学、语言学、社会学、人类学、考古和文学艺术多个领域,盖尔曼被人们常常称为活辞典。当然他最突出的成就还是在物理领域。

20世纪50年代以前,人们认识到了物质的构成是:大物质→元素→原子→原子核→电子→核内质子→中子→光子→中微子。自从60年代之后,更加巨大的高能加速器建立了起来,许许多多只在一瞬间湮灭的粒子被人们发现了。1961年盖尔曼根据自己的理论预言有两个新粒子存在,在三年后,这两个粒子被实验证明,盖尔曼因此而名扬天下。从此,夸克理论成为讫今为止核子的基本成份。

夸克是什么呢?在漫长的岁月中,人们认为原子就是电子及原子核内部的质子和中子了。但是中子和质子不是最基本的。以前人们认为基本的东西后来被证明由更小的东西组成。分子是由原子或离子组成的,原来原子虽被希腊人认为是不可分割的,但也被证明是由核和绕核旋转的电子组成的;后来,人们又证明出核是由中子和质子组成的。现在,科学家们认为中子和质子也有他们的组成,他们是由夸克组成的。物理学界确认夸克类似于电子。1963年,盖尔曼把核子的基本成份命名为夸克,其原文是quark。这是他从阅读到大作家乔伊斯的小说《芬尼根彻夜祭》时,在一句话里得到的这个词。这句话是“对着马斯特·马克的三声夸克”。当时夸克只代表了一种鸥的叫声。

质子由2个“u夸克”(也叫上夸克)和1个“d夸克”(也叫下夸克组成)。而中子由2个“d夸克”和1个“u夸克组成”。让人不可思议的是u夸克和d夸克是有色有味的。从认识论的角度出发,物质永远是可分的。随着更大更高级高能加速器的建立,组成夸克的粒子也一定会被发现。果不其然,到了1997年人们已经知道了六种夸克,即:上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克。

不过多才多艺的科学家M·盖尔曼及他作出的贡献是令人折服的。沿着他们的足迹继续前进吧!无限奇妙的世界就会不断地展现在人们的面前。
 

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