解决曾经把爱因斯坦难住了的难题 揭开自然界统一性的一个奥秘

慧星的长尾、鲜花的香味、星星的闪烁、镭的辉光-------这些 都是由自然界四种基本力中的一种所引起的。这四种基本力是:万有引力、电磁力、强核力、弱核力。阿尔伯特.爱因斯坦曾经花费了他后半生的许多时间,一直在冥思苦想,能不能把这四种力统一在一组方程之下。这位相对论大师终究没有完成这项伟大的统一工作。 他的许多同行都嘲笑他把宝贵的时间浪费在这样一件牵强附会、纯属推理的工作上。

然而,1979年9月初,在芝加哥郊外巴塔维亚的国立费米加速器实验室举行的一次重要的物理学家会议上,爱因斯坦这个似乎是无法实现的梦想突然变得现实得多了。

把这四种基本力统一起来最有希望的方案,是证明这些力都是因交换亚原子粒子(即比原子更小的粒子)而产生的。到目前为止,物理学家已经发现,电磁力和弱核力确实都有这一共同的性质。怎样证明强核力也是因粒子交换而产生的呢?

物理学家把原子核亲昵地称呼为“核动物园”。这个“动物园”中的大多数“动物”是比原子更小的粒子,称之为强子,包括大家所熟悉的质子、中子、π介子和K介子等等,尽管如此,强子也还不是物质的终极形式。它们看来是由更为基本的叫做夸克的粒子所组成。但夸克是怎样胶粘在一起的呢?回答是靠胶子。夸克通过相互之间把胶子抛来抛去而胶粘在-起。夸克的这种行为好象在做游戏。在这种游戏中,胶子起到了胶合剂的作用,从而产生了强核力。

第一次提出存在这种起胶合作用的微小胶子是在多年之前,那时不过是一些理论上的设想。没有一个人知道,胶子是否确实存在,也许胶子只不过是黑板上凭空臆想的几个公式罢了,根据假设,胶子既没有质量,也不带电荷。胶子被抛来抛去,瞬息即逝。

为了捕捉瞬息即逝的胶子,由8个国家(其中包括中国)的300名科学家组成的4个独立的实验小组来到了西德新的佩特拉加速器所在地----汉堡。这台功率强大的加速器能够把电子加速到150亿电子伏特的能量级,使这些电子以极高的速度朝着从相反方向高速迎来的反物质-----正电子-------迎头撞去。 过去,这样的试验是用其他能量级较低的加适器做的,电子和正电子碰撞所产生的碎片只形成两股强子"喷射流”。但这一次,物理学家们看到了三股喷射流。他们在整理实验结果常时弄清,两股喷射流是夸克及其等效反物质------反夸克, 而第三股喷射流则显然是胶子。

所有这些,对来到费来加速器实验室聚会的38个国家将近600名物理学家来说,是非常激动人心的好清息。尽管要确证胶子的存在还需要进行更多的试验,但魏司曼科学研究所的以色列理论家海姆.哈勒里预言”多年以后,当我们回过头来看时,我们大家都会同意,胶子是在1979年夏天发现的。”

找到了胶子,就可以把强核力与电磁力和弱核力统在一起。剩下的是如何把万有引力归纳到统一力场理论的范围之内。 如果物理学家最终能够证明,万有引力也是由粒子交换引起的(在这种场合交换的粒子,称为引力子),他们就解决了那个曾经把爱因斯坦难住了的难题,揭开自然界统一性的一个奥秘。

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