大家好，今天我们已将
弗兰克·威尔切克 （
Frank Wilcek）的一本书交给印刷厂，该书研究了有关真空的质量，能量和性质的最新物理思想的背景。 作者是诺贝尔物理学奖获得者，他对令人难以置信的宇宙提出了现代观点，并预言了基础物理学的新黄金时代。 关于物质和能量的统一，关于基本粒子及其相互作用的宏伟故事-这是严肃的科普文学的杰作。
在这里，我们出版了《费米龙》一书的摘录
从一开始就很明显，其他新力量统治着核世界。 核物理的经典力量是重力和电磁力。 但是，排斥力作用于原子核：原子核具有共同的正电荷，而相同的电荷则相互排斥。 作用在单个核中少量物质上的引力太弱，无法克服电排斥。 （我们将在本书的第二部分中更多地讨论重力的弱点。）需要一种新的力量。 她获得了强烈互动的名字。 为了使原子核之间保持紧密连接，强相互作用应该比以前已知的任何相互作用都更强大。
实验人员和理论家的精湛技巧花了数十年的时间才能发现描述原子核中发生的基本方程式。 令人惊讶的是，人们通常设法找到它们。
明显的困难是原子核的小尺寸妨碍了观察这些方程的运行。 它比原子本身小约100,000倍。 这使我们比纳米技术走了一百万倍。 核属于微纳米技术领域。 尝试使用诸如磅秤或普通镊子之类的宏观仪器操纵原子核，我们得到的结果要比试图用一对埃菲尔铁塔举起一粒沙子的巨人得到的结果差。 这是一项艰巨的任务。 为了研究核世界，有必要开发全新的实验方法并创造不同寻常的工具。 在下一章中，我们将参观超频闪纳米显微镜（称为斯坦福两英里线性加速器（SLAC））和创意破坏站（称为大型电子正电子对撞机（LEP；在BEPK中），发现在哪里
另一个困难是，事实证明，微观纳米遵循的定律与以前研究的一切完全不同。 在赞扬这种强大的相互作用之前，物理学家不得不放弃对一个人的自然思考方式，而用奇怪的新思想代替它。 在接下来的几章中，我们将更详细地研究这些想法。 它们是如此奇怪，以至于我仅以事实为依据，它们对您而言似乎并不合理*，但是它们看起来却并非如此。 一些新想法与以前已知的一切完全不同。 他们可能会矛盾-可能实际上是矛盾的！ -你在学校学习的东西。 （这取决于您上的学校和时间。）在本简短的章节中，我将解释促使我们进行革命的原因。 本章将传统的核物理概念与我们新的理解相结合，传统的核物理概念在我为高中生和大一新生遇到的大多数物理教科书中仍然存在。
龙斗
詹姆斯·查德威克（James Chadwick）在1932年发现中子是具有里程碑意义的事件。 查德威克（Chadwick）被发现后，通往理解的道路似乎很简单。 似乎发现了核心的组成部分。 它们是质子和中子，两种类型的粒子重约相同（中子重0.2％）并且具有相似的强相互作用。 质子和中子之间最明显的区别是，质子具有正电荷，而中子是电中性的。 另外，孤立的中子是不稳定的。 它的存在时间约为15分钟，此后中子变成质子（同时还产生电子和反中微子）。 只需将质子和中子加在一起，就可以创建具有不同电荷和质量的核模型，这些模型大致对应于已知核的相似参数。
似乎理解和完善这些模型只是测量作用在质子和中子上的力的问题。 这些力将阻止原子核衰变。 描述这些力的方程式将成为强相互作用的理论。 解决该理论的方程式，我们可以对其进行检验并做出预测。 因此，我们将写一个新的简洁的章节，称为“核物理”，其核心思想是“核力”，用一个简单而优雅的方程式来描述。
这样的行动纲领激发了实验者研究质子与其他质子（中子或其他核）的碰撞。 我们称这种实验为散射实验，在这种实验中，粒子与其他粒子碰撞并研究发生了什么。 这个想法是，通过研究质子和中子的偏转，或我们所说的散射，可以确定作用在它们上的力。
这个简单的策略惨遭失败。 首先，权力非常复杂。 已经发现，它不仅与粒子之间的距离有复杂的依赖关系，而且还取决于它们的速度和自旋的方向。 很快就变得很清楚，我们将无法为这种力找到简单而优美的定律，不如牛顿的万有引力定律或库仑的电定律值得一提。
其次，更糟糕的是，“权力”不是权力。 当两个高能质子发生碰撞时，不仅会发生偏转。 结果常常形成两个以上的粒子，它们不一定是质子。 实际上，在物理学家进行的高能散射实验过程中，发现了许多新的粒子。 已发现数十个新粒子，它们是不稳定的，因此我们通常不会在自然界中观察到它们。 但是，当对它们进行详细研究时，发现它们的其他属性（尤其是强相互作用和大小）类似于质子和中子的相似参数。
在这些发现之后，单独考虑质子和中子或认为主要问题是确定决定相互作用的力变得不自然。 取而代之的是，传统意义上的“核物理学”已经成为一个更大的课题的一部分，其中包括不断出现的新粒子以及其产生和衰变的显然复杂的过程。 为了描述基本粒子的新“动物园”，发明了这种新型龙，即“强子”。
九头蛇
化学经验表明有可能解释所有这些困难。 质子，中子和其他强子也许不是基本粒子。 也许它们由具有更简单属性的更简单对象组成。
实际上，如果您对原子和分子进行与质子和中子相同的实验，研究它们碰撞后的残留物，您还将得到复杂的结果。 您可以重新排列和分解分子以获得新的物种（或激发的原子，离子和自由基），换句话说，进行化学反应。 简单的相互作用定律仅服从电子和原子核。 由许多电子和原子核组成的原子和分子不受其影响。 质子，中子及其最近发现的亲属是否可能有类似的模式？ 难道它们的复杂性可以由以下事实来解释：它们由较小的构件组成，它们遵循更简单的法则？
将某物分成几块可能是一种粗略的方法，但是这种方法对于弄清它的组成也可能是最可靠的。 如果两个原子发生足够强的碰撞，它们将衰变成其组成的电子和原子核。 因此，发现了组成它们的构造块。
然而，在质子和中子内部寻找更简单的结构单元导致了异常的困难。 如果您真的强烈碰撞质子，您会得到更多的质子，有时还会有其强子亲戚陪伴。 两个质子在高能碰撞的典型结果是出现了三个质子，一个反中子和几个π型介子。 所得颗粒的总质量超过原始质量。 我们早些时候讨论了这个机会，现在已经超过了我们。 您不会发现打开更小更轻的构建块，转向越来越高的能量并产生越来越强的碰撞，而发现的甚至更多。 没有观察到简化趋势。 就像您将两个相同品种的苹果放在一起，得到三个相同品种的苹果，一个不同品种的苹果，甜瓜，十几个樱桃和几个西葫芦一样。
费米巨龙已成为神话中的梦。 切断水肿的头部，然后会出现一些新的水肿。
存在更简单的构建块。 但是，它们的基本“简单性”暗示了一种奇怪而自相矛盾的行为，这使它们在理论上既具有革命性又在实验过程中难以捉摸。 为了理解甚至感知它们，我们将不得不重新开始。
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-Vilcek