粒子物理学的发展

大概是在这个时候，1930年，在历史在基本粒子物理学中，人们放弃了用日常概念来形象化过程的认真尝试，转而采用数学形式主义。他们没有寻求改进的程序，把那些笨拙的、不可观察的无限大的东西驱逐出去，而是朝着设计计算哪些可观察过程可能发生以及它们发生的频率和速度的处方。一个被经典物理学家描述为能够维持各种频率、ν和任意振幅的电磁波的空腔，现在仍然是空的(零点振荡被视为无关紧要)，除了光子能源hν，在其中被激发。某些数学运算符有能力将光子集合的描述转换为一个新的集合的描述，除了增加或删除一个之外，与第一个集合相同。这些被称为创建或湮灭算符，无需强调的是，这些操作都是在纸上进行的，绝不能描述具有相同最终效果的实验室操作。然而，它们是用来表达诸如光子从物体发射等物理现象的原子当它转变到能量较低的状态。这些技术的发展，特别是在它们补充了重整化程序之后(该程序系统地排除了各种无限(简单的物理模型抛出的令人尴尬的大量能量)，导致了一个严格定义的程序，在预测数值结果方面取得了巨大的成功，与实验结果非常一致。举磁矩的例子就足够了电子．根据狄拉克的相对论理论，电子应该具有磁矩，他预测磁矩的强度恰好为1玻尔磁子（eh/ 4π米，即9.27 × 10⁻²⁴焦耳每特斯拉)。在实践中，人们发现这并不完全正确，例如，在前面提到的兰姆和卢瑟福的实验中;最近的测定给出了1.0011596522玻尔磁子。的理论计算方法量子电动力学给出1.0011596525令人印象深刻的同意。

这个描述代表了大约1950年的理论状态，当时它主要关注的是与稳定基本粒子、电子和质子以及它们与电磁场的相互作用有关的问题。与此同时，对高海拔地区的宇宙辐射的研究——那些在山上进行的研究或使用气球携带的照相板——揭示了宇宙辐射的存在π介子(介子)是一种质量为电子273倍的粒子，它会分解成子(μ子)，质量是电子的207倍，还有一个中微子。每个μ子依次分解成一个电子和两个中微子。这个介子被认为是假设1935年由日本物理学家假设的粒子汤川秀树作为原子核中用来结合质子和中子的粒子。近年来发现了更多的不稳定粒子。它们中的一些，就像介子和μ子一样，比质子轻，但许多质量更大。文中对这类粒子作了说明亚原子粒子．

这个词粒子在物理学的语言中根深蒂固，但随着人们了解得越来越多，精确的定义也变得越来越难。当观察云室或气泡室照片中的轨迹时，人们很难不相信它们是由一个小带电物体通过造成的。然而，粒子状和波状性质的结合量子力学不像任何普通的经验，而且，一旦一个人试图用量子在力学中，一组相同粒子的行为(例如，原子中的电子)，用具体的术语来可视化它们的问题变得更加棘手。这是在人们试图将不稳定粒子包括在图中或者描述稳定粒子的性质之前比如质子与夸克的关系。对理论物理学家来说，这些假定性的实体不愧为粒子，它们显然是不能孤立地被探测到的数学它们的行为激发了质子类似分子的图像复合由夸克构成的体。同样，μ子理论也不是一个由一个电子和两个中微子组成的物体的理论。然而，该理论确实包含了类似粒子行为的特征，可以解释μ子到达终点的轨迹和电子从终点出发的轨迹的观测。的概念是所有基本理论的核心可数性．如果已知一定数量的粒子存在于某个空间内，那么这个数量稍后就会在那里被发现，除非有些粒子逃逸了(在这种情况下，它们可以被检测到并被计数)或变成了其他粒子(在这种情况下，变化就会发生)作文是精确定义的)。最重要的是，正是这种性质，使得粒子的概念得以保留。

然而，毫无疑问，这个术语在应用于光子它可以消失得无影无踪，但热能或者，只要有能量，就可以不受限制地由热体产生。它们为讨论量子化的性质提供了便利电磁场，以至于凝聚态物理学家提到类似的固体的量子化弹性振动声子他没有说服自己，固体实际上是由一个空盒子组成的，里面有类似粒子的声子。然而，如果这个例子鼓励人们放弃光子是物理粒子的信念，为什么基本粒子应该被视为明显更真实的，这是远远不清楚的，而且，如果一个问号悬挂在电子和质子的存在上，那么原子或分子的立场是什么?基本粒子的物理学确实提出了基本的形而上学的哲学和物理学都无法回答的问题。然而，物理学家有信心，他的构造和操纵它们的数学过程代表了一种技术，这种技术可以如此精确地将观察和实验的结果联系起来，涉及的现象范围如此广泛，以至于他可以推迟对物质世界的最终现实进行更深入的探索。