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第十七章 奥兹星人的侵略 4（第2页）

1932年由美国物理学家卡尔?安德森在实验中证实了正电子的存在。

随后又发现了负质子和自旋方向相反的反中子。

到目前为止，已经发现了300多种基本粒子，这些基本粒子都是正反成对存在的，也就是说，任何粒子都可能存在着反粒子。

正电子、负质子都是反粒子，它们跟通常所说的电子、质子相比较，电量相等但电性相反。

科学家设想在宇宙中可能存在完全由反粒子构成的物质，也就是反物质。

电子和反电子的质量相同，但有相反的电荷。

质子与反质子也是这样。

那么中子与反中子的性质有什么差别？其实粒子实验已证实，粒子与反粒子不仅电荷相反，其他一切可以相反的性质也都相反。

这里我们讨论一下重子数的概念。

质子与中子被统称为核子。

人们从核现象的研究发现，质子能转化为中子，中子也能转化为质子，但在转化前后，系统的总核子数是不变的。

例如：在发生β衰变时，放出正电子的称为“正β衰变”

，放出电子的称为“负β衰变”

。

在正β衰变中，核内的一个质子转变成中子，同时释放一个正电子和一个中微子；在负β衰变中，核内的一个中子转变为质子，同时释放一个电子和一个反中微子。

此外电子俘获也是β衰变的一种，称为电子俘获β衰变。

&年代起的粒子实验表明，还有很多种比核子重的粒子，它们与核子也属同一类，这类粒子于是被改称为重子，核子仅是其最轻的代表，一般的规律是：当粒子通过相互作用而发生转化，系统中的重子个数是不会改变的。

由于重子数的守恒性，两个质子相碰是不会产生一个包含三个重子的系统的，那么反核子应当怎么产生？实验表明，反核子总是在碰撞中与核子成对地产生的。

例如p+p→n+n+n+n‘+若干π介子，其中n代表质子或中子，n‘代表反质子或反中子。

反核子一旦产生，它常很快与周围的某个核子再相碰而成对地湮灭。

例如n+n‘→若干π介子。

按照这种说法推论，在宇宙的某个地方，一定存在着反物质世界。

如果反物质世界真的存在的话，那么，它只有不与物质会合才能存在。

可物质与反物质怎样才能不会合？反物质在宇宙何方？这还是待解之迷。

对于比核子更重的重子，情况完全一样。

反重子也总是与重子成对地产生，成对地湮灭的。

这些经验使人们认识到，重子数的守恒规律需要重新认识。

人们把重子数b当作描述粒子性质的一种电荷。

正反重子不仅有相反的电荷，而且也有相反的重子数b。

令任一个重子都具有重子数b=+1，则任一个反重子都具有b=－1。

介子、轻子和规范子等非重子不具有重子数，即它们有b=0。

重子数的守恒规律可表述为：任何粒子反应都不会改变系统的总重子数b。

这表述既反映了不涉及反粒子时的重子个数不变，也概括了反粒子与粒子的成对产生和湮灭。

我们容易理解中子和反中子的区别了，它们具有相反的重子数b，因此反中子能与核子相碰导致湮灭，而中子则不能。

此外，人们还类似地发现了轻子数的守恒性。

中微子虽不带电，也不具有重子数，但它与反中微子具有相反的轻子数。

按轻子数的守恒性，中微子与反中微子的物理行为也是很不一样的，实验还表明，介子数和规范粒子数是不具有守恒性的。

这样我们看到，电荷只是粒子的一种属性，另外还有用重子数和轻子数等物理量刻画的其他属性。

正反粒子的这些属性也都是相反的。

1928年，英国青年物理学家狄拉克从理论上首次论证了正电子的存在。