介子透視圖
介子
現在介子類包括帶正負電的以及中性的π介子,帶正負電的以及中性的κ介子,和近來才發現的η介子。介子類的基本粒子的靜質量介於輕子和重子之間,所以取名為介子。介子的自旋量子數為零。
介子和重子都歸屬於強子。
基本粒子的一類,包括π介子、K介子、ρ介子、ω介子、(0、1、2)倍,即都是玻色子。介子都不能穩定存在,經歷一定平均壽命後即轉變為別種基本粒子。有的介子是荷電的,也有中性的。例如π介子有三種,π+和π-質量為電子的273.3倍,電荷相反,互為正、反粒子,而π°是中性的,質量為電子的264.3倍,其反粒子就是它自身。荷電K介子K+和K-互為正、反粒子,質量為966.7mc;中性K介子K■和■°互為正、反粒子,質量為976mc。中性K介子在運動時有兩種組合態。π、K、n介子的自旋都是零,有時稱為標介子。通過核力的研究預言介子的存在,並推測它的質量介於電子與質子之間。後來在宇宙線中先後發現了μ和π介子,μ介子的質量為電子的206.6倍,現在被正式命名為μ子,不歸入介子而歸入輕子一類,而π介子才是核力的媒介。近幾年在高能加速器中使粒子相互碰撞,新的介子(共振態)續有發現。
發現者
1950年,諾貝爾物理學獎授予英國布利斯托爾大學的鮑威爾(Cecil Frank Powell ,1903-1969),以表彰他發現了研究核過程的光學方法,並用這一方法作出的有關介子的發現。
介子雨
介子,量子物理中的基本粒子之一,介子的存在是由日本核物理學家湯川秀樹1930年首先預言的,後來英國物理學家鮑威爾在玻利維亞安第斯山研究宇宙射線時驗證了π介子的存在。π介子存在時間僅兩億分之二點五秒,之後便分裂為μ介子,μ介子存在時間相對較長,為百萬分之一秒,並以每秒鐘上萬公里的速度飛行。墨西哥核物理學家馬蒂亞斯·莫雷諾介紹說,地球每時每刻都“沐浴”在來自大氣的高速“介子雨”中,“介子雨”能夠輕易地穿過厚達幾百米的岩層,這很類似於醫院裡的X光檢查,不同的是X光發射的是電子,而μ介子的穿透力是電子的數百倍。
介子的這一特性引起了科學家的注意。20世紀60年代,美國諾貝爾物理學獎獲得者路易斯·阿爾瓦雷茨就曾經嘗試利用來自大氣的介子射線為埃及的哈夫拉金字塔拍攝類似X光片的透視圖,以此考證該座金字塔內部是否存在更多的墓穴和坑道。為此阿爾瓦雷茨發明了一種介子探測器,分析探測器接收的穿過岩體的介子束的疏密程度,就能判斷金字塔內部是否存在空洞。
阿爾瓦雷茨根據這些數據繪製了世界上第一張金字塔“介子透視圖”,他的實驗在當時物理和考古學界引起極大的轟動,但此後卻很少有人完善這種考古新方法。
現在,墨西哥國立自治大學的科學家決定採用阿爾瓦雷茨的介子射線透視法為墨西哥瑪雅古城遺址狄奧提瓦康的太陽金字塔“拍攝”一張三維的透視圖,在不破壞金字塔物理結構的基礎上,解開一個困擾考古學家很久的謎題。
按歷史記載,瑪雅古城狄奧提瓦康沒有獨立的君主,而是由四位僧侶同時執政,按照當時的傳統,統治者死後埋葬在為紀念水神而建的太陽金字塔里。但直到現在仍未發現這些僧侶的墓葬群,因此有人懷疑太陽金字塔內部還有墓穴沒有被發現。為了保證金字塔的完整,破壞性的內部挖掘是不被允許的。為此,墨西哥科學家決定採用介子束透視的方法解決這一考古難題。這個計畫將於明年1月正式啟動,墨西哥國家科技委員會直接參與領導,預計研究經費將超過500萬比索。
墨西哥科學家計畫把介子探測器安放在金字塔正下方15米處的火山岩洞內,通過幾何計算確定能夠覆蓋塔身的宇宙射線的入射角度範圍,並收集分析該範圍以內的介子射線。在此之前,科學家還將根據考古工作者繪製的現有金字塔的結構圖和石灰岩對介子射線的吸收參數,用計算機模擬出一張透視圖,由於射線在經過墓穴時消耗較少,反映在透視圖上的射線密度就較大,因而同其他實心岩體相比會呈現暗色。
科學家利用探測器收集足夠量的介子射線後,把數字結果轉化為圖象模型,同原先的模擬圖進行對照,找出是否存在多出來的“暗色區域”,從而判斷金字塔內部存在更多墓室的可能性。