[趣味物理]物理世界奇遇記--名詞淺釋

　　[趣味物理]物理世界奇遇記--名詞淺釋

　　加速器一種利用電場對帶電粒子進行加速的機器。粒子的徑跡常常由磁場彎曲成圓形。見同步加速器。

　　α粒子由兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合在一起而組成的氦原子核。

　　反粒子每一種粒子都有它的反粒子，反粒子的質(zhì)量和自旋與粒子相同，而某些其他性質(zhì)，諸如電荷、重子數(shù)、奇異性、輕子數(shù)等等，則具有與粒子相反的值。

　　原子有一個原子核，其周圍圍繞著電子云。

　　重子由三個夸克組成的強子。

　　重子數(shù)（b）一種用來標識基本粒子的量子數(shù)，例如，夸克的b＝＋1／3，而反夸克的b＝－1／3。

　　大爆炸理論一個己得到公認的理論，按照這個理論，宇宙是在大約120億年前由一個能量密度極大的點爆炸而產(chǎn)生的，從那個時候開始，宇宙就一直在膨脹和冷卻。

　　黑洞由萬有引力場產(chǎn)生的一個物質(zhì)高度凝聚的區(qū)域，其引力強度極高，以致就連光線也無法從這個區(qū)域逃逸出去。

　　底數(shù)（b）一種用來說明有多少夸克帶有底味的量子數(shù)。

　　荷粒子帶有若干種不同的（載）荷（電荷、色荷、弱荷等），它們決定了粒子以什么樣的方式與其他粒子相互作用。

　　粲數(shù)（c）一種用來說明有多少夸克帶有粲味的量子數(shù)。

　　化學(xué)元素天然存在著不同的化學(xué)元素，每一種元素都有其獨有的原子。各種原子所擁有的電子數(shù)及其原子核中的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都不相同。

　　色荷夸克與膠子之間的色力源。色荷分為三種，通常用紅、綠、藍三色表示。

　　色力夸克與膠子之間的作用力。

　　守恒律物理學(xué)的一個定律，它規(guī)定在粒子之間發(fā)生相互作用時，某些量（如電荷、重子數(shù)等等）的總數(shù)量保持不變。

　　宇宙本底輻射（背景輻射）大爆炸火球冷卻后的殘留物。它以微波波長的熱輻射的形式出現(xiàn)，與它相對應(yīng)的溫度是2．7K。

　　臨界密度這是標志著宇宙未來可能有的兩種不同前景的分界線的平均物質(zhì)密度。兩種前景是：宇宙或者永遠一直膨脹下去，或者有朝一日膨脹會被收縮所取代。如果宇宙暴脹理論是正確的，那么宇宙的密度就應(yīng)該等于這個臨界值（10-36千克/米3）。

　　暗物質(zhì)通常是指宇宙中那些不發(fā)光的物質(zhì)。通過對星系和星系團的運動進行研究，就可以推斷出這種物質(zhì)的存在。

　　探測器一種可以使人看到帶電粒子的徑跡的儀器。利用不同的技術(shù)，可用云室中的小水滴。氣泡室中的氣泡、火花、閃爍等標出粒子的路徑。今天的探測器所用的方法不斷增多，甚至能夠辨識出不同粒子的種類。

　　氘核氫的同位素氘的原子核，這種原子核由上個質(zhì)子和一個中子組成，而不像普通的氫那樣只有一個質(zhì)子。

　　衍射這是表現(xiàn)波動行為的一種性質(zhì)。波在通過障礙物的縫隙時，會向外擴散并落在障礙物的幾何陰影上。

　　電荷粒子的一種屬性，正是這種屬性產(chǎn)生了粒子之間的電相互作用力。電荷分正電荷和負電荷兩種，同電相斥，異電相吸。例如，質(zhì)子帶有一個單位的正電荷，電子帶有一個單位的負電荷，因而兩者互相吸引。

　　電子質(zhì)量最輕的帶電輕子，是原子的組成部分。

　　電子伏（eV）一種能量單位；1電子伏相當于1個電子被加速通過1伏電勢差所需要的能量。

　　電磁力帶電粒子所受到的電力和磁力，目前已經(jīng)知道，它們是同一種力的兩種不同的表現(xiàn)形式，所以統(tǒng)稱為電磁力。

　　電磁輻射帶電粒子受到加速時所發(fā)出的輻射。

　　電弱力目前已經(jīng)知道，電磁力和弱力是同一種力的兩種不同的表現(xiàn)形式，所以統(tǒng)稱為電弱力。

　　等效原理這個原理斷定加速度與引力是等效的。舉例來說，這種等效性使我們觀察到，所有物體在地心引力的作用下都以同樣快的速度降落。這是愛因斯坦的廣義相對論的一個特點。

　　基本粒子組成一切物質(zhì)的最根本的粒子。嚴格地說，這個名詞只適用于夸克和輕子，但是把范圍放寬一類，它也指質(zhì)子、中子、其他重子和介子。

　　能態(tài)（分立的）根據(jù)量子理論，每個粒子都有一個伴隨波，其波長決定著該粒子的動量，因而也決定著它的能量。就像任何別的波那樣，當這種波被局限在一定的空間區(qū)域內(nèi)時，它的波長只能取某些一定值。因此。一個被約束的粒子（例如原子中的電子），其能量就只能取某些分立的值。

　　熵熱力學(xué)中用來衡量粒子系統(tǒng)的無序度的一種性質(zhì)。

　　事件視界在黑洞外圍的空間中靠想象畫出的一個表面，處在這個表面內(nèi)部的任何物體（包括光線）都永遠無法逃逸出去。

　　交換力由于交換中介粒子而在基本粒子之間產(chǎn)生的作用力。例如，電磁力是由于交換光子而產(chǎn)生的，色力是由于夸克之間交換膠子而產(chǎn)生的。

　　不相容原理這是泡利所提出的原理；它斷定任何兩個電子都不能占有同一個能態(tài)。

　　膨脹宇宙從大爆炸開始，宇宙就一直在膨脹著。根據(jù)哈勃定律，各個星系團都在彼此退行，星系團之間的距離越大，它們的退行速度就越快。

　　場一種物理量，它的值在空間逐點發(fā)生變化（在時間中可能也是這樣）。兩個粒子是由于在它們各自的位置上感受到對方所產(chǎn)生的場，才發(fā)生相互作用的，場的種類有電磁場、弱場和強（色）場等。

　　味一種用于區(qū)別不同種夸克的量�？淇擞猩峡淇�、下夸克、奇（異）夸克、粲夸克、頂夸克和底夸克等幾種。

　　頻率在單位時間內(nèi)，振動次數(shù)或周期運動的循環(huán)次數(shù)。

　　凍結(jié)混成度當大爆炸后，密度和溫度降低到原初核合成不能再進行下去時，由大爆炸產(chǎn)生的各種不同原子核的相對豐度，有時也稱為“原初核豐度”。

　　星系一般是1000億個恒星由引力約束在一起而成的集體。在可以觀察到的宇宙中，大約有1000億個星系。

　　γ射線一種頻率非常高的電磁輻射。

　　代兩個夸克和與之伴隨的兩個輕子的組合物。代，分為三種，即（u，d，e－，ve），（c，s，μ－，vμ），和（t，b，τ－，vτ），

　　膠子能夠發(fā)射強色力的粒子。膠子有8種可能的色態(tài)。

　　大統(tǒng)一理論這種理論設(shè)想電磁力、弱力和強力可能是同一種力的不同表現(xiàn)形式。

　　引力勢能粒子的能量中，由于粒子在引力場內(nèi)的位置而產(chǎn)生的那部分能量。

　　引力紅移當電磁輻射逃離（比方說）某個恒星表面發(fā)出的引力場時，其頻率發(fā)生的移動；而當電磁輻射落向引力場時，其頻率則向光譜的藍端移動（藍移）。

　　強子所有感受到強核力的粒子（如質(zhì)子和π介子）的統(tǒng)稱。

　　宇宙熱寂理論這種理論提出，所有恒星最終都會耗盡維持它發(fā)光的核燃料，到那個時候，整個宇宙將會變冷，并且沒有任何生命存生。

　　氦第二輕的化學(xué)元素，它的原子擁有兩個電子，而它的原子核就是所謂的α粒子。

　　海森伯測不準關(guān)系式這個關(guān)系式表明，即使是從原理上說，人們也無法同時完全精確地測定粒子的位置q和動量p。這兩種測不準度的乘積是一個有限的量，它至少與普朗克常數(shù)ｈ屬于同一數(shù)量級，即Δp粒子×Δq粒子≈h。

　　高能物理學(xué)也就是基本粒子物理學(xué)，其所以這樣命名，是出于利用高能粒子束的需要。

　　氫最輕的化學(xué)元素，它除了有一個電子之外，還有一個僅含單個質(zhì)子的原子核。

　　暴脹理論這個理論認為，在大爆炸瞬間的最初10-30秒內(nèi)，宇宙經(jīng)歷了一個超速膨脹的狀態(tài)，然后才逐漸減速到目前的膨脹速率。盡管暴脹的時間是如此短暫，它卻確保宇宙的密度能夠達到臨界密度值，從而決定了宇宙最終的命運。

　　波的干涉當兩個（或更多個）波束的波峰和波谷在同一個空間區(qū)域疊合時，這兩個波動就會相加起來。如果一個波束的波峰正好同另一束的波峰完全重合（這時兩組波谷也完全重合），那么，所產(chǎn)生的干涉就叫做相長干涉。如果一個波束的波峰正好同另一個波束的波谷重合，那么，所產(chǎn)生的干涉就是相消干涉。干涉會使兩束波的合成強度出現(xiàn)特殊的花樣。它可用來證明這時起作用的是波，而不是粒子。

　　離子比其正常組成多（或少）一個電子的原子。因此，這樣的原子便帶負電（或帶正電）。

　　同位旋（Iz）基本粒子所具有的一種量子數(shù)，它與該粒子的電荷有關(guān)。其所以稱為同位旋，是因為它在數(shù)學(xué)上的表現(xiàn)方式與量子理論中的自旋相似。

　　尺縮根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論，相對于某個觀察者運動的物體，在觀察者看來，它沿著運動方向的長度會表現(xiàn)得似乎縮短了一些。

　　輕子所有受到弱力（而不是強核力）作用的粒子的統(tǒng)稱。換句話說，這樣的粒子不帶色荷。輕子包括電子、μ子、τ輕子以及與這些粒子相關(guān)的中微子。

　　輕子數(shù)與輕子有關(guān)的一種守恒的量子數(shù)。對應(yīng)于三種輕子，有三個輕子數(shù)。

　　磁單極子一種只帶有一個磁極（或是北極，或是南極）的粒子。人們在理論上預(yù)料有這樣的粒子，但到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)它。

　　質(zhì)量粒子的一種內(nèi)稟性質(zhì)，它決定著粒子對加速力的反應(yīng)。有時也把它稱為慣性質(zhì)量。

　　矩陣力學(xué)量子理論的一種可用的公式體系，它是利用矩陣構(gòu)成的。

　　麥克斯韋的妖精為了否定熱力學(xué)第二定律而假想出來的、能把運動快的粒子和運動慢的粒子分離開的精靈——熱力學(xué)第二定律要求熵總是在不斷增大。

　　介子由一個夸克和一個反夸克組成的粒子。

　　分子化學(xué)物質(zhì)的最小單元，由束縛在一起的數(shù)個原子組成。

　　μ子一種屬于第二代的輕子。

　　中微子一種電中性的粒子，它的質(zhì)量非常小，也有可能等于零。中微子有三種，分別與三種不同的輕子相對應(yīng)。

　　中子原子核的電中性組成粒子，它本身由三個夸克組成。

　　核裂變重原子核分裂成數(shù)個較輕的原子核。

　　核聚變數(shù)個較輕的原子核聚合而變成比較復(fù)雜的原子核。

　　核子組成原子核的中子和質(zhì)子的統(tǒng)稱。

　　核合成即核聚變過程，通過這個過程產(chǎn)生了化學(xué)元素的原子核。原初核合成是在大爆炸最初幾分鐘內(nèi)極其激烈的條件下發(fā)生的，恒星的核合成則是恒星很熱的內(nèi)部區(qū)域中的原子核發(fā)生進一步的聚變，而爆炸性核合成主要發(fā)生在超新星爆炸的時候。

　　原子核原子的中心部分，由中子和質(zhì)子組成。

　　對的產(chǎn)生高能光子產(chǎn)生一個電子和一個正電子的過程。這個名詞也適用于同時產(chǎn)生一個夸克和一個反夸克、一個質(zhì)子和一個反質(zhì)子等的過程。

　　粒子這是一個不太嚴格的名詞，它既指強子（如質(zhì)子和π介子），也指更基本的實體——夸克和輕子。

　　光電效應(yīng)高能的紫外線光子撞擊金屬表面而發(fā)射出電子的過程。

　　光子光的粒子，或稱光量子，是電磁輻射的一種形式。交換光子是產(chǎn)生電磁力的原因。

　　π介子最輕的介子。帶電的π介子會衰變成一個μ子和中微子，而電中性的π介子則衰變成兩個光子。

　　普朗克常數(shù)（ｈ）在海森伯測不準關(guān)系式中出現(xiàn)的一個基本物理常數(shù)，它的值為ｈ＝6.626×10-34焦·秒。

　　正電子電子的反粒子。

　　勢壘一個帶正電的粒子在接近原子核時，首先會受到原子核中質(zhì)子的正電荷所產(chǎn)生的越來越強的靜電斥力的作用。但在更進一步深入時，它就會進入強核力的吸引區(qū)，最后核力占統(tǒng)治地位，對粒子產(chǎn)生全面的吸引作用。因此，粒子的行為就好像是先朝著一個堡壘走去，然后克服了這個堡壘。

　　概率云泛指數(shù)學(xué)上的概率分布的一個不太嚴格的名詞，它說明在原子核周圍的不同區(qū)域內(nèi)找到一個電子的可能性有多大。

　　概率波這是用來確定在給定的時間、給定的空間區(qū)域內(nèi)找到一個量子的概率的數(shù)學(xué)波的名稱。

　　質(zhì)子組成原子核的帶正電粒子，它本身由三個夸克組成。

　　量子這種粒子或者是物質(zhì)的基本組成部分（如夸克和輕子）之一，或者是負責傳遞作用力的中介粒子（如膠子和光子）。

　　量子數(shù)基本粒子所具有的性質(zhì)，如重子數(shù)和輕子數(shù)等等。在粒子間發(fā)生反應(yīng)時，量子數(shù)一般應(yīng)該守恒。

　　量子理論我們現(xiàn)代認識任何非常小的物體（同原子一般大或更小）的行為所創(chuàng)立的理論，有時也稱為量子力學(xué)或波動力學(xué)。它表明在描述輻射時，需要把波的行為和粒子的行為結(jié)合起來使用：當輻射從一個地方向另一個地方運動時，要用波的行為來描述它，而當輻射與物質(zhì)相互作用，并交換能量和動量時，則要用粒子的行為去描述它。

　　夸克所有各種強子的基本組成部分，夸克有6種，或者說有6種味，它們成對地分成3個代。

　　類星體一種具有極為明亮而且強烈活動的核心的星系。類星體是在宇宙歷史的早期形成的。由于它們發(fā)出的光需要很長的時間才能到達我們這里，所以今天觀察到的類星體都在非常遙遠的地方。

　　放射性核衰重原子核自發(fā)地轉(zhuǎn)變成較輕粒子的過程。

　　紅巨星像太陽這樣的恒星發(fā)展到后期所成的星體，這時它們的體積脹大，其表面變成紅色。

　　廣義相對論在愛因斯坦的這個理論中，萬有引力在數(shù)學(xué)上被處理成時空曲率。

　　狹義相對論在愛因斯坦的這個理論中，空間和時間被結(jié)合起來，成為四維的時空。其結(jié)果是：當所涉及的物體的速度接近于光速時，其效應(yīng)會與經(jīng)典物理學(xué)所預(yù)期的效應(yīng)大不相同。

　　時空這是一個四維連續(xù)統(tǒng)，正如狹義相對論所描述，它是由空間和時間結(jié)合而成的。

　　光譜顯示出電磁輻射的各個組成波長的圖形。由于原子中的電子只能具有某些特定的能量值，所以，電子在從一個能級躍遷到另一個能級時所發(fā)出的輻射，便顯示為由不連續(xù)的波長所表征的譜線——這些波長對應(yīng)于初態(tài)與未態(tài)之間的能量差。

　　分光鏡一種根據(jù)其組成波長來顯示電磁輻射的儀器。

　　光速（c）光（以及所有沒有質(zhì)量的粒子）在真空中以300000公里每秒的速度運動。按照狹義相對論，對于所有處在勻速相對運動中的觀察者來說，這個速度都是相同的（但是，當存在著萬有引力場或者光通過物質(zhì)運動時，光速可以偏離上述值）。

　　自旋某些粒子所具有的內(nèi)稟角動量。

　　對稱（性）自發(fā)破缺當物理系統(tǒng)朝向較低能態(tài)運動時，其基本對稱性發(fā)生破損的情形。例如，就空間中的方向而言，液態(tài)水是對稱的，但當它冷卻而形成冰時，有些方向便被優(yōu)先選為晶軸的排列方向。但是，這些方向井沒有什么深層的意義，因為它們只是隨機地�；蛘哒f是自發(fā)地被選定的。與此相似，人們認為電磁力和弱力具有一種只有在高能情況下才變得比通常條件下更為明顯的對稱性。

　　標準模型（標準理論）正如本書所說和人們所公認的，整個有關(guān)夸克和輕子及它們之間的作用力的理論，已被看做我們目前對高能物理學(xué)認識得最徹底的理論。

　　定態(tài)宇宙理論有一段時期很流行的一種與大爆炸理論相對抗的宇宙理論。這個理論認為，如果在任何空間區(qū)域內(nèi)有一些星系消失，那么，在它們原來的位置上就會自發(fā)地產(chǎn)生新的物質(zhì)。這些新物質(zhì)會聚合在一起而形成新的恒星和星系，而后者又會移向遠方而消失，這樣一來，宇宙就會永遠保持不變的普遍性質(zhì)。這個理論目前已面臨被拋棄的危險，因為所有的證據(jù)都有利于證明大爆炸的存在。

　　奇異數(shù)（s）這個量子數(shù)說明有多少個夸克帶有奇異味。

　　強核力在強子間占有統(tǒng)治地位的作用力。例如，核子結(jié)合成原子核就是這種力在起作用。把分子中的各個原子結(jié)合在一起的力，是每一個原子中作用于電子與原子核之間的靜電力的“泄漏”，與此相似，現(xiàn)在人們把強核力看做是作用于夸克之間并使它們組成核子的更為基本的色力的“泄漏”。

　　超新星質(zhì)量非常大的恒星發(fā)生爆炸性的崩解，有時這種崩解會導(dǎo)致其內(nèi)部核心發(fā)生坍縮而形成黑洞。

　　超弦最近有一種想法認為，夸克和輕子并不像普遍設(shè)想的那樣是點狀的實體，而是由一些極其細微的振動弦組成的。

　　超對稱性按照這種想法，傳遞作用力的被交換粒子（如膠子和光子）和進行交換的粒子（如夸克和輕子），其性質(zhì)和作用并沒有什么不同，而過去人們普遍認為它們是不同的。

　　su（3）表象由群論（數(shù)學(xué)中專門描述對稱性的分支學(xué)科）產(chǎn)生的一種特征表示法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種表示法與強子的分類法等效，能分出由關(guān)系非常密切的粒子組成的八重態(tài)和十重態(tài)。這種對稱性表示法反映了強子的基本夸克結(jié)構(gòu)。

　　對稱性由于一個圓在轉(zhuǎn)動時不會發(fā)生變化，所以我們說圓是一種對稱的圖形。與此相似，如果某個物理理論在進行運作時保持不變，我們就說這個理論具有對稱性。

　　同步回旋加速器這種粒子加速器能同步地調(diào)整加速電力和導(dǎo)向磁力的強度，使它們同被加速粒子不斷變化的性質(zhì)相匹配。

　　τ輕子屬于第三代的帶電輕子。

　　時延按照愛因斯坦的狹義相對論，相對于某個觀察者運動的物體（如宇宙飛船或放射性粒子），會表現(xiàn)得好像它的時間過程變慢了一樣。

　　頂數(shù)（t）這個量子數(shù)說明所出現(xiàn)的夸克有多少個帶有頂味。

　　統(tǒng)一理論這種理論企圖把各種不同的力解釋成一個公有的力的不同表現(xiàn)形式。例如，靜電力和磁力只不過是電磁力的兩種不同的表現(xiàn)，而電磁力又同弱力結(jié)合而產(chǎn)生電弱力。大統(tǒng)一理論則力圖把電弱力和強力統(tǒng)一起來。人們還希望最后能達到進一步的統(tǒng)一，即把萬有引力也結(jié)合到這個理論中來。

　　價電子原子外圍被束縛得不太緊的電子，它們能局部受到鄰近原子的原子核的吸引，從而產(chǎn)生把數(shù)個原子束縛在一起成為分子的結(jié)合力。

　　波函數(shù)（Ψ）量子理論中用來描述粒子運動的一種數(shù)學(xué)表式。它用于以粒子的其他屬性的特定值去計算在給定的時間、給定的空間區(qū)域內(nèi)找到該粒子的可能性。

　　波長在一個波列中相鄰兩波峰或相鄰兩波谷之間的距離。

　　W粒子和Z粒子（W，Z）在強子和輕子之間傳遞弱力的粒子。W粒子帶有電荷，而Z粒子則是電中性的。

　　弱力自然界中的基本作用力之一，舉例來說，它是某幾種放射性核衰變的起因，它通過Ｗ粒子和Z粒子的交換而在強子和輕子之間傳遞。

　　白矮星像太陽這樣的恒星在結(jié)束其紅巨星的發(fā)展階段之后，它的外層就會脫落，暴露出其白熱的內(nèi)部核心。到一定的時候，它便冷卻，變成很冷的巖石。

　　調(diào)射線波長很短的穿透性電磁輻射。

　　零點能一個物理系統(tǒng)所能具有的最低能量。按照量子理論，這個能量應(yīng)該是有限的，即不等于零。舉例來說，原子中的電子在空間中占有一個有限的位置。對于位置的這種局部認知，排除了精確知道電子動量的可能性（由于海森伯測不準關(guān)系式），這就意味著我們無法認定電子的動量（因而連它的能量）精確地等于零。