胶子的面纱何时能揭开?
神秘的夸克为什么从来不露出自己的庐山真面目?是什么把它们紧紧地胶合在一起的?谜底是胶子。其实,所有的强相互作用力都离不开胶子的胶合作用,胶子的名称也由此而来。
物理学家发现胶子的行踪是1973年的事情。在这以前,人们总是用电子作为炮弹来轰击中子或质子,但是那一次他们却别出心裁,竟然用不带电荷的中微子作为炮弹,这一下使胶子露出了“马脚”。实验结果使他们十分惊讶,因为被轰击的质子或中子的一半动量在这一过程中失窃了,上一次的能量失窃案启发物理学家捉住了“小偷”中微子,而这次的动量失窃案,促使他们怀疑到胶子的头上了。
但是几年过去了,物理学家对于胶子还停留在纸上谈兵。他们猜测,胶子有各种稀奇古怪的性质,身上涂有各种颜色等等。而理论物理学家更是发挥了他们高超的想象力,竟然在纸上设计了各种核反应实验其中有一个实验是把两个能量很大的正、负电子互相碰撞,理论物理学家预言这样一来能够看到胶子产生喷注的美妙现象,就像喷水池喷出的水柱一样,不过他们设想的实验中的喷注有两束,通常称为“双喷注现象”。
这个美妙的实验尽管是理论物理学家的预言,但是对实验物理学家却起到了鼓舞士气、稳定军心的作用,他们组织力量开始显示了自己的本领。他们兵分几路,马不停蹄地向目标挺进。其中以华裔美籍物理学家丁肇中统帅的一路兵马,披荆斩棘,一往直前,1979年他们在一台名叫“马克—捷”的大型探测器上,经过将近4个月时间的搜索,终于找到了446起有价值的事例,通过鉴定,认出了其中有胶子活动的踪迹。另外几路兵马也先后发现了胶子的行踪。实验结果与理论物理学家的预言稍有不同,在实验中看到的不是“双喷注现象”,而是“三喷注现象”,其中多出来的一束喷注,他们认为是由胶子演变出来的。这样,纸上的理论设想终于得到了实验的验证。
以后,物理学家又有好几次发现了可疑对象。1981年,在一种叫胶子粒子的自发反应结果中,物理学家发现有2个是胶子的候选者。顺便介绍一下,这种胶子粒子也是由丁肇中他们发现的,那还是1974年8月份的事情。巧得很,另一组以物理学家李西特为首的实验小组也同时发现了这种粒子,所以丁肇中和李西特双双荣获了1976年的诺贝尔物理学奖。到了1983年7月,美国斯坦福直线加速器中心的物理学家,也宣布找到了胶子,这是迄今观察到胶子的最好一次记录。胶子不断地被人们捕获,面临着四面楚歌的境地。
近年来,物理学家认为在微观粒子家族中,将会出现一类全新的粒子,这些粒子几乎全部由胶子组成,人们称它为“胶球”。如果胶球真的存在,那么对量子电动力学理论将是一个有力的支持,因为正是这个理论预言了胶子的存在,而胶子的最重要性质就是喜欢自我胶合成一种新的粒子胶子的“面纱”并没有被人们完全揭开,全世界的粒子物理学家还在继续商讨“围捕”胶子的计划!