关于粒子法则的新思路

胡昌伟

200129，上海浦东五莲路1769弄17号801室，021-33828183

内容提要：新思路包含二个方面：一是认为中微子和电荷是构成轻子和夸克的二大要素——中微子加上整份电荷构成了荷电轻子；中微子加上分数电荷构成了夸克；二是赋予物理真空更实在的意义，认为真空态虚粒子与实粒子一样能够参与电荷的转移和粒子的组合。从而，实粒子间的相互转化可描述成：一般是在虚粒子的参与下，粒子(轻子、夸克)间转移电荷，以及夸克间重新进行组合的过程。这样的描述能够与实际情况相吻合。

关键词：中微子、电荷、虚粒子、转移电荷、重新组合

中图分类号：O572.2

文献标识码：A

粒子物理学的标准模型，正确地描述了迄今为止的所有电弱作用和高能强作用的实验现象，取得了巨大的成功。但其中的Higgs场，在这一理论体系里，既是不可缺少，又显得不大协调。因为，它给标准模型带来了理论上的缺陷，即所谓的平庸性和不自然性问题；而且，迄今还未找到它所预言的Higgs粒子^[1]。另外，在标准模型里，最基本的粒子有轻子、夸克和传递相互作用的玻色子等，多达几十种，这有悖于“最基本”的意义。可见，探索超出标准模型的新物理势在必行。在这方面，已经有人工色（technicolor）、超对称(supersymmetery)、额外空间维度(extra dimension)等等，它们从建立新的数学模型入手，来进行探索。而我们关于粒子法则的新思路，从物质的内在联系方面着想，其主要是二点：找出构成所有粒子的基本要素；赋予真空态的虚粒子更实在的意义。

The standard model of particle physics has won tremendous successes described correctly all experimental phenomena of electric-weak and strong interaction. In this theory system, the Higgs field may not be lack, as well as bringing drawback so called mediocre and unnaturalness; and as yet prophesied Higgs particle haven’t be discovered. Moreover, tens of the most basic particles, such as leptons, quarks and interactive bosons, have discovered, which is violated the meaning of “the most basic”. Thus it is bound to explore new physics over the standard model of particle physics. There are already technicolor, supersymmetery, extra dimension etc. they began with new mathematical model to probe; while our new thinking lays stress on internal relation of things, which are mainly two points: to find out fundamental essences composed all particles; giving more actual significance to virtual particles of vacuum state.

1、 基本思路

目前，被认为是最基本的粒子有轻子、夸克和规范玻色子等，数量多达几十种。这里，“最基本”和“几十种”联系在一起，显得很不协调。这自然使人置疑：这些“最基本”的粒子是否由更基本的几种要素构成？为此，我们先来分析一下费米子。

粒子物理学的标准模型认为，基本的费米子之间存在着一些对称性，它们可分为三代，第一代（、、、）；第二代（、、、）；第三代（、、、）。其中，每一代都有一个中微子，分别为、、；也都有一个荷电轻子（、、）；还都有二个电荷分别是-1/3和+2/3的夸克（、；、；、）。这种“代”的对称性，意味着什么呢？意味着这样的一种可能性：中微子和电荷是构成轻子和夸克的二大要素——中微子加上整份电荷构成了荷电轻子；中微子加上分数电荷构成了夸克；中微子有三种，这是粒子分为三代的基础：加上份电荷构成了，加上份电荷构成了，加上份电荷构成了；加上份电荷构成了，加上份电荷构成了，加上份电荷构成了；加上份电荷构成了，加上份电荷构成了，加上份电荷构成了。这三种中微子应是同一物质的三种不同状态，正如同一种物质会有固态、液态、气态一样。

将中微子和电荷看成是构成轻子和夸克的二大要素，这是新思路的一个方面。另一方面，粒子物理学的标准模型存在着两大难题：对称性破缺机制和夸克囚禁之谜。目前，普遍认为，这两大问题都与物理真空密切相关。确实，物理真空与粒子有着内在的联系。量子场论认为，物理真空就是量子场的基态，量子场的激发或退激，代表粒子的产生或消失。根据虚粒子在量子场论中随处可见；正、反粒子对能在真空中成对地产生或湮灭；在绝对温度T=0时，费米子系统的总能量不为零，而玻色子系统原则上可以使系统的总能量为零等事实，可进一步认为：物理真空是由正、反费米子构成的虚波色子的集合；其“虚”的实质就是 “最低能态”，并形成玻色-爱因斯坦凝聚。

粒子的多样性，导致了虚波色子的多样性，从而造就了微观真空的简并性。单纯引力场里的物理真空，是正、反中微子对的海洋；在电磁场中存在着虚光子，它们是虚正、反荷电轻子对（），是正、反中微子之间转移一份电荷的结果；色场中存在着虚正、反夸克对（等等），这也就是一般所谓的“海夸克”，是轻子内部转移分数电荷的结果。所谓的胶子，就是其中带色的虚正、反夸克对。虚光子、虚胶子的密度分别与电磁尝色场的强度有关。引力场是虚正反中微子对的密度场，根据引力场与质量之间的关系，实物的质心（或单个实粒子）是周围虚正反中微子对密度的极大值点。因此，虚正反中微子对的平滑分布（无极大值点）表示无，无实物，是真空；虚正反中微子对的起伏分布（有极大值点）表示有，有实物，有质量。质量只代表实物的多少，不反映虚粒子的多少。

新思路将物质世界（所有的实物和物理真空）都看成由中微子和电荷构成。在这里，虚光子、实光子、实正、反荷电轻子对的成份是一样的，只是在虚光子的周围不形成独立的虚正反中微子对波包；实光子周围形成了一个独立的虚正反中微子对波包；实正、反荷电轻子对是以荷电轻子为核心的二个独立的虚正反中微子对波包的组合。它们可看成是相同结构的不同能态。虚胶子和相应介子的构成也一样，前者是带色的虚粒子，后者是无色的实粒子。

；光子、胶子和中间玻色子等规范玻色子虚粒子与虚粒子，虚粒子与实粒子，同实粒子与实粒子一样，也可互相转移份电荷

2、粒子间的相互转化

为表达方便，现在将各种轻子和夸克，统一用h来表示。根据上述二个假设，能够对实粒子间的相互转化，进行新的描述：实粒子间的相互转化，一般是在虚粒子的参与下，h之间转移电荷，并重新进行符合能量守恒的组合的过程。下面就以部分粒子的衰变为例，作一下描述。

符号：表示转移a份电荷；用[ ]括起来的表示一独立的实物粒子（中括号前的字母为该粒子的代表符号，如为质子，是中子等等）或中间状态（中括号前无代表符号）的h组成；在内的为虚粒子的h组成；后为符合能量守恒的衰变结果。

2．1、不稳定强子的衰变

其不稳定性在于，构成强子的夸克和虚胶子可以不通过转移电荷而直接组合成新的粒子。如：。

2．2、稳定的奇异重子的衰变

一般在虚胶子（由于能量的制约，只能是）参与下，夸克s与u之间转移一份电荷后，s变成了u，u变成了d，然后重新组合。由此得出的结果，与实际上的主要衰变方式（除以外）完全一致：

至于的衰变，是其内部的胶子衰变成了光子（这是一种电磁相互作用，速度较快）：

一些非主要的衰变方式，全是h间转移分数电荷的结果，如：

2．3、中子和荷电轻子的衰变

由于能量的制约，中子同荷电轻子一样，在虚光子的参与下进行衰变：

由于的能量巨大，它还可以在多个虚胶子（等）的参与下，衰变出强子来。

以上对部分粒子的衰变的描述，能于实际情况相符合^[2]，这是本文有关设想的合理性的一种显示。

3、讨论

以上，将相互作用归结为h间转移电荷和重新组合，并赋予虚粒子同实粒子一样的相互作用的能力。通过对上述种种衰变过程的分析，可以得出许多与以往的认识有所不同的结论：

A、一般认为，不稳定强子的衰变是强衰变。这在我们看来，夸克间的重新组合是强相互作用。

B、一般认为，稳定粒子的衰变是电磁衰变或弱衰变。如果约定：不同的夸克有不同的味，不同的轻子也看成是不同的味，正、反h的味数相反，正、反h对的味数是零。那么，在我们看来，不改变味数的h间的转移电荷和轻子间的组合是电磁相互作用，如的衰变等；改变味数的h间的转移电荷是弱相互作用。另外，如果弱衰变的产物中有强子，那么，其中将包含强相互作用，因为h间转移电荷后，新的夸克之间要重新组合成强子，这个重新组合要靠强相互作用。比如，一般认为的稳定的奇异重子的弱衰变，其实，在衰变的后一阶段中，都存在着强相互作用。

C、衰变的分支比与转移电荷和h间的组合的难、易程度有关。就相互作用的速度来说，强相互作用最快，电磁相互作用次之，弱相互作用最慢。对同一个强子来说，其内部的h间转移整数电荷比转移分数电荷容易得多，因此，在稳定的奇异重子的衰变中，主要的衰变方式（除电磁衰变的以外）都是转移整数电荷，而转移分数电荷的都是非主要的衰变方式。在h间转移电荷后，如果符合能量守恒的组合有多种，那么，不同的组合就会有不同的分支比。以稳定的奇异重子的衰变为例，通过简单的计算，可以发现，其中的衰变的分支比与夸克之间的结合关系确实有关，这支持了我们有关“夸克之间重新组合”的说法。这结合关系在中是，在中是，在中是，等等。近似地设①、比的结合几率大15.5%，②、或的结合几率比或大12.5%，那么，的分支比[（64.2±0.5）%]比的分支比[（35.8±0.5）%]大28%，这是因为的结合关系是，而的结合关系是，于是有①+②即15.5%+12.5%=28%；的分支比[（51.6±0.7）%]比的分支比[（48.4±0.7）%]大3%，这是因为的结合关系是，而的结合关系是，于是有①-②即15.5%-12.5%=3%。

当然，以上还只是一些初步的设想。它是否能够与量子场论有机地结合，修正目前的粒子物理学的标准模型，值得进一步研究。

参考文献

[1]、国家自然科学基金委员会数学物理科学部，物理学学科发展研究报告，科学出版社，北京，2008，P354、365

[2]、章乃森，粒子物理学（上册），科学出版社，北京，1986，P429，440-443

The New Thinking On Rule Of Particles

Hu Chang-Wei

Room 801, No.17，Lane 1769, Pudong Wulian Road, 200129 Shanghai China，021-33828183

内容提要：中微子和电荷是构成轻子和夸克的二大要素——中微子加上整份电荷构成了荷电轻子；中微子加上分数电荷构成了夸克；物理真空是由虚正、反费米子对构成的玻色-爱因斯坦凝聚，虚粒子与实粒子一样能够参与电荷的转移和粒子的组合。实粒子间的相互转化，一般是在虚粒子的参与下，粒子(轻子、夸克)间转移电荷，以及夸克间重新进行符合能量守恒的组合的过程。这样的描述能够与实际情况相吻合。

Abstract: The neutrino and electric charge are the two essences composed the leptons and quarks: the neutrinos with integral charge are charged leptons; the neutrinos with fractional charge are the quarks. The physical vacuum is the Bose-Einstein condensation that made up of virtual positive and negative particles in pairs. The virtual particle is as can participate in transference of charge and combination of particles as true particle. The interconversion between true particles are the course that transferring charge between particles (leptons and quarks) and new combination which conform to the law of conservation of energy between quarks are gone under the virtual particles taking part generally, which is in conformity with actual conditions

Key words: Neutrino, Electric charge, Virtual particle, Transferring charge, New combination

简介：

胡昌伟，男，1946年9月30日出生，籍贯宁波，汉族，大专学历，上海绢纺织厂退休。物理学爱好者。

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