第278章 教育

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克和輕子，6種夸克和6種輕子夠成。當然，這些都是費米子，他們的自旋不為整數。當然，它們也都存在有一個反粒子。反粒子帶相反的電荷和磁矩，但是它們和相應的正離子具有相同的質量和壽命。”

“夸克和輕子非常小而且沒有內部結構，他們一般被認為是點狀的。”

“首先考慮帶電的輕子，比如大家最為熟悉的就是電子了。每一帶電輕子，都存在一相應的中性輕子，稱之為中微子。那麼，不帶電中微子存在相反的粒子嗎？這是你們要思考的方向之一。”

“正如前面所說的，基本粒子的夠成包含自旋為半整數的費米子，以及傳遞之間相互作用的自旋為整數的玻色子。這兩種粒子的區分利用了自旋-統計關係。假如把兩個相同的費米子放在同一量子態上，則在交換兩個粒子的變換下，應該不改變函式符號，由於粒子是全同的。然而上面的規則又告訴我們符號必須改變，因此我們可以得出結論，兩個全同的費米子不可以處在同一量子態上，這就是泡利不相容原理。而另一方面，對於同一態上的全同玻色子的數目並沒有限制，鐳射就是這樣的一個例子。”

“一個重要的發展史，如果假定費米子和玻色子之間具有一種對稱性——超對稱，則有可能在高能標下夠成一種可以統一各種基本相互作用的理論。在這樣的理論中每一個我們已知的費米子都有一個玻色子伴子，同樣每個玻色子都有一個費米子伴子。超對稱粒子在宇宙的早起演化中產生，而且它們是暗物質的主要構成成分。”

“狄拉克描述電子的波動方程，狄拉克方程是時空座標的一階方程且具有四個獨立的解。其中兩個對應的是沿著Z軸方向自旋投影的電子解，另外兩個則是反粒子解，其性質和電子一樣，只是所帶電荷符號與電子相反。”

“無論是費米子還是玻色子都存在反粒子，但是隻有費米子要滿足費米子數守恆的原則。因此費米子總是以費米子——反費米子對的形勢被產生和湮滅。輕子和重子數守恆看起來是低能現象，在宇宙大尺度結構中存在重子——反重子的不對稱，這意味著在早期高溫的宇宙中，所發生的相互作用可以破壞輕子和重子數的守恆。”

“基本的費米子之間透過交換作為媒介粒子的玻色子進行相互作用，在相互作用過程中玻色子可以轉移費米子之間的動量。正是這種交換動量的方式提供了相互粒子之間的相互作用力。”

“一般來說相互作用的型別有4種，分別是：1，發生於所有帶電粒子之間的電磁相互作用，其交換的玻色子為自旋為1且質量為零的光子（庫侖力）。2，發生於夸克之間的強相互作用，其交換的玻色子為自旋為1且質量為零的膠子。這種相互作用不但將夸克束縛在強子中而且提供了將質子和中子結合成原子核的力。（強核力）3，發生於各種夸克和各種輕子之間的弱相互作用，其交換的玻色子為W+-和Z0，稱為弱玻色子，自旋為1，原子核的放射性β衰變就是弱相互作用（弱核力）。4，發生於所有物質或輻射之間的引力相互作用，其交換的玻色子為自選為2且質量為零的引力子（引力）。以上就是四大基本力了。”

“與電磁相互作用相比，引力相互作用及其微弱，這一點在我們還是小孩的時候就已經熟知了對於兩個剛好相互接觸的質子，這四種不同的力的相對強度大約是，強：1，電磁：10的負二次方，弱：10的負7次方，引力：10的負19次方。”

“電磁相互作用和弱相互作用是一種叫做弱電相互作用理論的不同方面。”

“描繪上面所提及的交換玻色子的過程的圖被稱為費曼圖，進入和離開邊界的實線表示真實的粒子，一般是夸克和輕子。有交換相互作用的頂點之間通常用波浪線，捲曲線或者虛線連線，這些線就代表中間的媒介玻色子，他們都是虛粒子，即它們所帶的能量和動量之間的關係並不滿足自由粒子所滿足的質能關係。”

全息圖在我的不斷講解中發生著變換，將原本應該是虛幻又難以理解的存在，展示給漢娜她們看，以便她們有個更加直觀的理解。

然而雖說我還想繼續下去，但是5人卻都露出了完全呆滯的神情，所以我也就只能暫且作罷。看來，她們的大腦依舊無法理解這種最為簡單的基本知識，我只能慢慢來了。

“你們去消化一下我所講的基本物質構成知識吧，順便讓你們那停工的大腦得到休息。”對著她們我下達了下課的指示。