u子为什么如此神秘莫测？

在众多的基本粒子中，u子——也曾被称为介子，至今仍是一种令人迷惑的粒子。

1937年，C.D.安德森和纳德梅逸等人在宇宙线实验中发现了u子，由于它的质量介于电子和质子之间，因此被称之为u介子。但是，人们所指的“介子”一词通常是用来描述参与强相互作用并由夸克——反夸克组合所构成的玻色子。物理学家在实验中发现u子不满足这些条件，所以不再称它为介子了。物以类聚，u子由于同电子、中微子、T粒子在很多方面有相似的性质，而在质量上比重子、介子要轻得多，因此，人们就将上述四种粒子归于一类，叫做轻子。

u子比电子重207倍，不稳定，平均寿命为2.2微秒，但在其它性质上与电子相似。例如：它们带同样的电荷，自旋都为，轻子数都为1，不参与强相互作用。因此，有人把u子称为重电子。u子和电子似乎都是“点状”粒子，它们的相互作用可用量子电动力学方法精确地进行计算。按理，介子和电子之间也应像质子和中子，介子和电子之间一样能自发相互转变，但是，实验中却还没有发现介子和电子之间的相互转变。某种神秘的“介子荷”，像电荷一样，在粒子的相互作用中必须保持守恒。“荷”的守恒，意味着u子不能释放掉过剩的质量而直接变为电子。为了探索有没有违背这个守恒规则，物理学家们进行了大量的实验，来寻找u子变为电子的事例。加拿大和瑞士的物理学家合作展开了反常子衰变的探索，瑞士的另一组物理学家则在探索核内的子——电子转化。但他们都没有观察到有意义的结果。他们的实验显示了反常介子衰变为电子过程的最大几率为10－9～10－10，这是一个极小极小的效应，因此要探测介子——电子转化是极其困难的。

另一方面，由于美国物理学家格拉肖·温伯格和巴基斯坦物理学家萨拉姆成功地用规范理论方法统一了弱相互作用和电磁相互作用。为此他们分享了1979年的诺贝尔物理学奖。他们的弱电统一理论被以他们三人姓氏的头一个字母表示为GWS理论。在GWS理论中，我们能将电子和介子的弱相互作用和电磁相互作用放在一起考虑。这个理论提供了一种描述和计算任何介子——电子类同性的框架。在这种理论中，所有的物质都可看作由自旋的费米子构成。这些费米子或者是夸克，或者是轻子。体现夸克和轻子并合的标准模型使用了四种夸克（u夸克、d夸克、s夸克和c夸克）和四种轻子介子、电子、中微子v。和中微子v。，而其中的两种中微子的质量都为零，这样就排除了介子——电子转化的可能性。

后来，为了解释一些新的实验现象，在标准模型中引入两种新的夸克和两种新的轻子，这样，总共是六种夸克和六种轻子。而规范理论所用的夸克——轻子的基本组合一旦扩大，介子——电子转化的大门就有可能打开。不过由于轻子质量之间的比值等原因，这种转化̆仍将被抑制在相当低的水平上。事实上，迄今为止的实验仍没有发现介子——电子转化的可靠的证据。

电子和介子之间神秘莫测的二象性，是基本粒子物理学中的一个疑难问题，直到现在还没有揭开其中的奥秘。人们仍然不知道如何来解释介子的存在以及它为什么会比电子重那么多。人们发现介子已有五十个年头了，介子已步入了“不惑之年”，但它仍象一个幽灵一样令人迷惑而捉摸不定。