近代以來的物理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)是由不同層次的微粒構(gòu)成的，形成了一個(gè)階梯系列。二三百年前，人們發(fā)現(xiàn)物質(zhì)由分子及原子組成。到19世紀(jì)末，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，科學(xué)家認(rèn)識到原子由原子核和核外電子構(gòu)成。原子很小，直徑約億分之一厘米。原子核大約是原子的10萬分之一，電子則更小，大約是原子的億分之一。再進(jìn)一步，人們發(fā)現(xiàn)原子核又是由質(zhì)子和中子組成的。
到此，曾有人以為找到了構(gòu)成物質(zhì)的最小“磚塊”。然而，不久人們就發(fā)現(xiàn)了這種認(rèn)識的局限性。
通過對宇宙射線的觀察分析和高能加速器的實(shí)驗(yàn)，又發(fā)現(xiàn)了比上述微粒更小、更基本的大批新粒子，如介子、中微子、反粒子以及組成質(zhì)子、中子的夸克等，達(dá)到幾百種之多。其中，大部分在自然界中并不存在，而是在高能束流的轟擊下才產(chǎn)生出來的。
微觀粒子之間存在不同的相互作用。根據(jù)這些相互作用力的特點(diǎn)，可把幾百種粒子分為強(qiáng)子、輕子和傳播子三類。
強(qiáng)子是指參與強(qiáng)相互作用的那些粒子，包括質(zhì)子。中子、π介子等。強(qiáng)子有其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由夸克組成�？淇擞猩�、下、奇、粲、底、頂6類，每類有3種，共18種。1995年，科學(xué)家用高能物理實(shí)驗(yàn)證實(shí)了頂夸克存在的預(yù)言，這是近年來關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的一項(xiàng)重大進(jìn)展。
輕子與強(qiáng)作用無關(guān)，只參與弱力、電磁力和引力相互作用，如電子、中微子、μ子、τ子等。1992年，我國北京正負(fù)電子對撞機(jī)成功實(shí)現(xiàn)了τ輕子質(zhì)量的精確測定，取得了國際高能物理界矚目的結(jié)果，使我國在該高科技領(lǐng)域占有一席之地。
微觀世界作用力的傳遞是由粒子完成的。
這些粒子即稱傳播子，也屬于基本粒子范疇，傳遞強(qiáng)力的稱膠子，傳播電磁力的是光子，弱力的傳播子是中間玻色子W+、W+和Z0。
夸克、輕子是不是就是最基本的物質(zhì)結(jié)構(gòu)單元呢？也不是。已有許多跡象表明，它們也可能還存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)。對更微觀層次的探究，是當(dāng)代科學(xué)研究的最前沿之一。1979年的諾貝爾物理獎(jiǎng)得主格拉肖曾建議，假如一旦在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了比夸克更小的微粒，應(yīng)命名為“毛子”，以紀(jì)念毛澤東關(guān)于物質(zhì)無限可分的哲學(xué)思想。這一設(shè)想雖尚未實(shí)現(xiàn)，但說明了科學(xué)家對辯證思維的重視。
人們會問：這樣無限分下去有什么意義呢？一是哲學(xué)上的意義，證明世界的物質(zhì)性和人類認(rèn)識永無止境；二是科學(xué)理論上的意義，豐富了人們關(guān)于物質(zhì)世界的基本知識；三是實(shí)踐上的意義。當(dāng)年對原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探索，導(dǎo)致了核能的廣泛利用和開發(fā)。反物質(zhì)有可能成為未來人類更強(qiáng)大的能源。除這些以外；研究超微觀世界，需要龐大的高能實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如對撞機(jī)、加速器等，這些設(shè)備的研制是高技術(shù)發(fā)展極強(qiáng)的推動力量，如我國自行設(shè)計(jì)、研制的北京正負(fù)電子對撞機(jī)，不僅取得了“精確測量τ輕子質(zhì)量”這一高水平理論研究成果，而且，在對撞機(jī)的研制過程中，還帶動了一大批高技術(shù)的發(fā)展。
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