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頂誇克是如何被發現的?

粒子物理學的標準模型認為輕子和誇克是物質的最小單位。有六種輕子和誇克。輕子包括電子、電子中微子、μ子、μ子、τ中微子和τ中微子;誇克包括上誇克、下誇克、粲誇克、奇誇克、項誇克和底誇克。

繼1974發現J/ψ,1977證實存在C (?)誇克(第四種)和b(底誇克(第五種)之後,全世界的高能物理學家都在努力尋找第六種t誇克。經過十幾年的實驗工作,1994年4月26日終於在美國費米國家實驗室召開了新聞發布會。費米實驗室主任、CDF(對撞機探測器設施)合作組發言人約翰·皮恩斯(John People)宣布了發現頂誇克的證據。因為事例很少,在同壹臺對撞機上工作的另壹個實驗組D0表示,只發現了壹些有趣的事例,但與背景數相當,所以還不能確認頂誇克的存在。所以國際高能物理界只能等待費米實驗室的進壹步結果。

經過十個多月的實驗工作,終於在1995年3月2日,國家費米實驗室召開學術報告會,正式宣布發現了頂誇克。這壹次,CDF組和D0組分別報告了他們的實驗結果。CDF測得的頂誇克質量為176 8 10 GeV/C2,頂誇克對產生的截面為6.8+3.6-2.2。Pb;D0群測得的頂誇克質量為199+19-21 22 GeV/C2,頂誇克對截面為6.2±2.2 Pb,這些新數據是費米實驗室在1994之後繼續以碰撞模式運行,對撞機亮度提高後得到的。這些數據的綜合亮度大約是壹年前公布的實驗結果的4倍。

頂誇克的發現,標誌著組成物質的六種誇克已經在實驗中得到證實。湯姆遜發現了電子。

在1876之後,科學界證實了皮克發現的射線為“陰極射線”,出現了壹場關於“陰極射線”性質的爭論。有的認為是氣體分子在陰極獲得電荷後形成的負離子;有人認為是沒有重量的電磁輻射,是像光壹樣的非物理粒子。英國劍橋大學物理學教授j?j?在反復分析了大量關於陰極射線的實驗事實後,湯姆遜提出了壹個大膽的假設:陰極射線是由壹種特殊的粒子高速運動形成的,這種粒子比原子輕得多,並且帶電荷。

1897年,湯姆遜在垂直於陰極射線流動方向的位置施加了比以前強得多的電場,預期的偏轉現象清晰地出現了,與帶負電的粒子壹樣。這證明了陰極射線確實是壹種帶負電的粒子。對這種粒子的荷質比的進壹步測量表明,它的荷質比是這種帶電粒子的固有性質,與實驗條件無關。可見這種帶負電的粒子存在於任何元素中,它是所有物質成分中的粒子。後來,湯姆遜將電子的荷質比與電解時測得的氫離子的荷質比進行了比較,發現電子的質量極輕,不到離子質量的三分之壹。

在向英國皇家學會匯報了自己的工作後,湯姆遜在1897年4月30日發表了關於陰極射線的文章,宣布發現了電子。因為他的巨大貢獻,1906被授予諾貝爾物理學獎。電子的發現不僅深化了電學的研究,而且打破了原子不可分的傳統觀念,為物質結構的研究向更高層次深化開辟了道路。