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物质世界三种更基本的砖石
本文提出一个新的模型：用三种更基本的粒子构成整个物理世界．它们不是夸克，但它们不仅可以构成所有夸克，还可以构成轻子甚至光子，并预言存在另外一种夸克． 我们暂且将这些粒子称为牵子．用A，B，C 表示三种牵子，用A，B，C表示相应的反牵子． 对于牵子，我们作如下的假定：牵子有3种色荷，反牵子有3种反色荷．用a，b，c，和-a，-b，-c分别表示相应的色荷．色荷之间有如下关系： a+b＝-c (-a)+(-b)＝c a+c＝-b (-a)+(-c)＝b b+c＝-a (-b)+(-c)＝a a+(-a)＝0 b+(-b)＝0 c+(-c)＝0 a+b+c＝0 (-a)+(-b)+(-c)＝0 可以用一个平面矢量图来表示这六种色荷，a与b，a与c，b与c之间的夹角为120度．a与-a，b与-b，c与-c之间的夹角为180度． 色荷矢量符合平行四边形法则，如下图所示： A、B、C三个牵子的电荷为e/3，A、B、C三个反牵子的电荷为－e/3，它们所构成的粒子的电荷按简单的代数法则求和． 牵子一般以束缚态的状态存在，按一定的规则构成若干基本粒子( 我们称光子、轻子和夸克为基本粒子，其它任何粒子均由基本粒子构成) ．这些构成规则是： ①基本粒子的电荷的绝对值不能大于e． ②AA、BB、CC、ABC、ABC这五种无色的组合为一组特别的组合，称为基团．这5个基团加上6个牵子共 11个基本单位．规定在同一个基本粒子(即光子、轻子或夸克)中，不能同时存在两个相同的基本单位． ③如果规定牵子的色荷矢量的模为1，将基本粒子的色荷矢量求和，和矢量的模应小于√2。这是组成束缚态的条件． 作了以上的规定之后，6种牵子可以组成115个基本粒子，分为八大类．现将结果列表如下： 类别 轻子 夸 克 -c色 -b色 -a色 ↓ ↓ ↓ 反 夸 克 c色 b色 a色 ↓ ↓ ↓ 1牵子态 （反牵子非束缚态） C B A （牵子非束缚态） C B A 2牵子态 （中微子） AA BB CC （ u 夸克） AB AC BC （ u 夸克） AB AC BC 3牵子态 (电子) (正电子） ABC ABC ( d 夸克) AAC AAB AAA BBC BBB BBA CCC CCB CCA ( d 夸克) AAC AAB AAA BBC BBB BBA CCC CCB CCA 4牵子态 (μ中微子) AABB AACC BBCC ( c 夸克） AAAB AAAC AABC BBAB BBAC BBBC CCAB CCAC CCBC ( c 夸克） AAAB AAAC AABC BBAB BBAC BBBC CCAB CCAC CCBC 5牵子态 (μ- 子) (μ+ 子) AAABC AAABC BBABC BBABC CCABC CCABC ( s 夸克) AABBC AABBB AABBA AACCC AACCB AACCA BBCCC BBCCB BBCCA ( s 夸克) AABBC AABBB AABBA AACCC AACCB AACCA BBCCC BBCCB BBCCA 6牵子态 (τ中微子) AABBCC ( t 夸克) AABBAB AABBAC AABBBC AACCAB AACCAC AACCBC BBCCAB BBCCAC BBCCBC ( t 夸克) AABBAB AABBAC AABBBC AACCAB AACCAC AACCBC BBCCAB BBCCAC BBCCBC 7牵子态 (τ- 子) (τ+ 子) AABBABC AABBABC AACCABC AACCABC BBCCABC BBCCABC ( b 夸克) AABBCCC AABBCCB AABBCCA ( b 夸克) AABBCCC AABBCCB AABBCCA 8牵子态 ( m 夸克) AABBCCAB AABBCCAC AABBCCBC ( m 夸克) AABBCCAB AABBCCAC AABBCCBC ........ .................. .................................. .................................. 从上表可以看出，基本粒子的构成有如下特点： ①每种夸克都分为三种颜色，位于相同列的夸克的颜色相同．反夸克与相应的夸克的颜色互为反色（补色）． ②１牵子态和８牵子态均无对应的轻子． ③整个图表有一定的对称性．除了轻子和夸克的对应外，还有下面一些对称性： 第１类与第８类：都没有轻子．夸克总共为6个． 第２类与第７类：夸克都是6个． 第３类与第６类：夸克都是18个． 第４类与第５类：夸克都是18个． 第１、３、５、７类：夸克的电荷都是e/3．轻子都有确切的质量． 第２、４、６、８类：夸克的电荷都是2e/3．轻子都是中微子，是否有质量未能确定． ④e、μ、τ三种轻子的反粒子的电荷相反， 但三种相应的中微子从结构上是无法区分正反的．这正好与中微子的情况相符合，因为正、反中微子的区别仅是自旋相反而已． ⑤第１至第７类都是已知的粒子．第８类应该被看作是一种新的夸克，我们暂且称之为m夸克． 表中的基本粒子，可以构成其它所有已知的粒子．其构成规则与我们现今知道的规则相同．即：粒子必须是无色的；同一个粒子中不能有相同颜色的夸克；粒子的电荷必须是单位电荷的整数倍． 例如质子，它是由一个d夸克和两个u夸克组成，且这三个夸克的颜色不能相同．质子所有可能的组合共有9种，如下所示（每个括号表示一个夸克）： (AB)(AC)(AAA) (AB)(BC)(AAB) (AC)(BC)(AAC) (AB)(AC)(BBA) (AB)(BC)(BBB) (AC)(BC)(BBC) (AB)(AC)(CCA) (AB)(BC)(CCB) (AC)(BC)(CCC) 又如中子，它由两个d夸克和一个u夸克组成，其所有可能的组合共有27种，如下所示： (AAC)(AAB)(BC) (AAC)(AAA)(AC) (AAB)(AAA)(AB) (AAC)(BBB)(BC) (AAC)(BBA)(AC) (AAB)(BBA)(AB) (AAC)(CCB)(BC) (AAC)(CCA)(AC) (AAB)(CCA)(AB) (BBC)(AAB)(BC) (BBC)(AAA)(AC) (BBB)(AAA)(AB) (BBC)(BBB)(BC) (BBC)(BBA)(AC) (BBB)(BBA)(AB) (BBC)(CCB)(BC) (BBC)(CCA)(AC) (BBB)(CCA)(AB) (CCC)(AAB)(BC) (CCC)(AAA)(AC) (CCB)(AAA)(AB) (CCC)(BBB)(BC) (CCC)(BBA)(AC) (CCB)(BBA)(AB) (CCC)(CCB)(BC) (CCC)(CCA)(AC) (CCB)(CCA)(AB) 从上面的组合可以看出，按我们前面规定的相加法则，9 种质子的色荷均为0，电荷均为+e．27种中子的色荷以及电荷均为0．在每一类牵子态中，同一种颜色的夸克，可以是无选择性的；都能以相同的角色参与构成粒子． 下面对一部分粒子的任意的一种组合举例如下： 粒子 夸克 牵子 K+ us (AB)(AABBC) K- us (AB)(AABBC) k0 ds (AAC)(AABBC) k0 sd (AABBC)(AAC) Σ+ uus (AB)(BC)(AABBB) Σ0 uds (AC)(AAA)(AABBC) Σ- dds (AAC)(AAA)(AABBB) Ξ0 uss (AC)(AABBC)(AABBA) Ξ- dss (AAB)(AABBC)(AABBA) Ω- sss (AABBC)(AABBB)(AABBA) Δ++ uuu (AB)(AC)(BC) Δ+ uud (AB)(BC)(AAB) Δ0 udd (AC)(AAC)(AAA) Δ- ddd (AAC)(AAB)(AAA) J/ψ cc (AAAB)(AAAB) 需要注意的是，组成一个粒子的三个夸克的颜色不能相同．由正、反两个夸克组成的粒子，这两个夸克的颜色是互反（互补）的，这样才能保证粒子本身是无色的． 下面看几个粒子衰变的例子（每一种粒子随意取一个组合）： 中子的衰变: (AAC)(AAB)(BC) ＋ AAAA ＝ ABC ＋ AA ＋ (AB)(AC)(AAA) 中子n 真空激发 电子e- 中微子νe 质子p 两个AA基团 真空激发的AA基团必须成对出现．因为AA基团必须有角动量, 否则将会湮灭．为使角动量守恒,AA基团必须成对的被激发,而且这两个被激发的基团的角动量肯定是相反的． μ子的衰变: AAABC ＋ BBBB ＝ ABC ＋ AABB ＋ BB μ- 真空激发 e- νμ νe τ子的衰变: AABBABC ＋ AAAA ＋ CCCC ＝ AAABC ＋ AABBCC ＋ AACC τ- 真空激发 真空激发 μ- ντ νμ AABBABC ＋ CCCC ＝ ABC ＋ AABBCC ＋ CC τ- 真空激发 e- ντ νe １牵子态是牵子的非束缚态．我们假设它们就是光子．假想光子是A、B、C和A、B、C共6个非束缚态牵子的一种队列．因为光速是不变的，所以这些牵子虽不形成束缚态，也能按恒定的光速保持原来的队形． 根据基本粒子的构成规则，存在着８牵子态．也就是说可能存在着另一种未知的夸克．这种夸克无对应的轻子，电荷为2e/3，与u、c、t 三种夸克类似．这种夸克有待今后的实验来证实． “3”是一个奇妙而富有吸引力的数字．人们都知道三边形的稳定性；三脚架是最容易固定的；红、绿、蓝三原色的组合可以使人感受到各种颜色；物理学中三个单位可以构成一个完全单位集；三个基本常数就可以作为物理世界的基本尺度． 如果组成这个物质世界的基本砖石还是三个，那一定不会令人感到意外．相反，如果不是三才会令人感到遗憾．盖尔曼等人曾经设想物质世界是由三种基本砖石构成的，即u、d、s 三种夸克．但由于没有将轻子考虑在内，显然不够完美．此外，J/ψ粒子的发现更是破坏了已有的完美性和简单性，使得夸克的种类超过了3个．因此没有足够的理由认定夸克是构成整个世界的最基本的砖石．我们现在再作一次尝试，再次拾起“3”这个数字． |