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2001 年 8 月 4 日

基本粒子 (2) : 反基本粒子的發現
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明: 科幻小說中的反物質、反宇宙,向來是引人入勝的情節。其實 反物質的概念源於 1933 年諾貝爾物理學獎得主狄拉克 (P. A. M. Dirac 1902-1984) 的理論構想。 1928 年他將愛因斯坦相對論引進到量子力學, 而建立了電動量子力學 (QED), 寫下著名的狄拉克方程式以解釋 電子的性質, 並預測反粒子 (反電子稱之為「負電子」或「正子 (positron)」) 的存在。 1932 年,美國實驗物理學家安德森在探測器中發現從高能量宇宙射線 (伽瑪射線) 所造成電子反粒子的軌跡 , 而得以證實反物質的存在。上圖是從左方進入探測器 (雲霧室) 的伽瑪射線 (無法見著), 創生了一對的電子和正子,圖中它們個自繞著原子核呈螺旋狀轉動,並顯示出它們所轉的方向正好相反。 這完全證實了狄拉克的推斷 : 電子和正子彼此間是質量相同、但帶電荷相反的反粒子。 在狄拉克的反粒子預言後的 60 多年之中,實驗物理學家利用 粒子 加速器成功地創生出和基本粒子質量相同、但所帶電荷相反的反粒子。 粒子物理學者們創生這些反粒子的目的,是要利用粒子碰撞中釋放出來的巨大能量, 以模擬接近宇宙初始時大霹靂的高能量環境,尋找生命期更短、和更基本的粒子。 如 1983 年,找到了兩個存在於高能量環境的短命基本粒子 W 和 Z 。 至於什麼是基本粒子 ? 什麼是反基本粒子 ? 它們之間又有何剪不斷的關聯呢 ? 我們將會後續再進一步介紹 !

明日主題 : 基本粒子 (3) : 物質基本組成的探究
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作者與主編 : 陳輝樺 、 王夕堯
諮詢服務: 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

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