神秘的粒子反應(yīng)和費曼圖

粒子物理是整個物理領(lǐng)域中很重要的topic，而在A-level階段，該部分在不同的考試局中的難度也有所不同。

CIE考局中該部分的知識較為簡單，大部分為記憶性內(nèi)容。

而AQA考局顯然更重視該部分的知識，所以該p的知識比較深入且復(fù)雜。

初中時，我們了解了原來物質(zhì)是可以細分的。比如，我們會說，物質(zhì)是由分子(molecules)構(gòu)成的，分子是由原子(atom)構(gòu)成的，原子是由electron和nucleus構(gòu)成的，nucleus又是由proton + neutron構(gòu)成的。

All right, 那么proton和neutron又是由什么構(gòu)成的呢？

原來它們是由quarks組成的。夸克，一個聽起來很神秘的粒子，那么它可以再分么？

目前的物理理論及發(fā)現(xiàn)告訴我們，夸克是不可以再分的，它是組成物質(zhì)的最基本單元。

但小編覺得，說不定哪天物理又有了新發(fā)現(xiàn)，告訴我們夸克也可以再分，然后我們就又需要記一個新單詞。

在了解粒子反應(yīng)之前，我們已經(jīng)學(xué)過了化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)會告訴我們atom的number要conserved，mass要conserved。

那么particle reaction呢？particle reaction又會產(chǎn)生什么呢？我們以proton和neutron之間的相互轉(zhuǎn)化為例，來給大家講一講particle reaction。

Proton和neutron之間的轉(zhuǎn)化是Beta plus/Beta minus radiation 。

具體表達式如下：

在這個反應(yīng)里我們可以發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)前后：

1.?Charge is conserved.

2.?Lepton number is conserved.

3.?Baryon number is conserved.

除此之外還有不夠明顯的：4. Momentum is conserved。

有些同學(xué)可能開始dizzy了，what the hell are they? 別急，我們娓娓道來。

那么，F(xiàn)eynman diagram又是個什么鬼？

Feynman diagram是一種表示各種粒子相互作用的圖，如下圖所示。

在圖中，時間軸為從下到上，也就是指從時間的發(fā)展來看：p發(fā)生變化生成了。那么怎么理解呢？中間的波浪線代表著exchange particle是Boson（玻色子）。我們可以把?想象為反應(yīng)生成粒子的中間狀態(tài)。該particle reaction可以看作：p-> n+。

不穩(wěn)定，又進一步生成了。如果我們細看會發(fā)現(xiàn)，的charge是+1，的charge是+1，的charge是0，所以該反應(yīng)charge也是守恒的。這也就告訴了我們怎么確定exchange particle是還是。

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