第127章夸克和轻子（2 / 3）

随着介子和超子，在20世纪40到50年代的陆续发现，基本粒子的家族迅速扩大，这些粒子绝大部分是强作用粒子，简称强子。

很难想像这么多的强子，都是基本粒子。

1955年日本物理学家坂田提出了一个结构模型：强子中只有质子、中子和超子三种是基础的粒子，由它们构成其他所有的强子。

坂田模型存在一系列困难，但是所提出的强子具有内部结构的思想是正确的。

1964年美国物理学家盖尔曼改造了坂田模型，提出了“夸克模型”，认为强子是由三种具有SU(3)对称性的组分构成的，他把这些组分称为夸克。

到了1965年，基本粒子表中粒子的数目已经可以与周期表中元素的数目相比，其中重子的自旋可以高达11/2，并且实验上关于核子的电磁形状因子的测量说明以前被认为是基本粒子的核子具有一定的大小和空间结构。

这些事实说明了两点，一是“基本粒子”并不基本，二是强子有着内部结构。

坂田模型和夸克模型都是关于强子结构的科学设想，有待于进一步发展为强子结构的科学理论。

但是在当时发展强子结构的理论有困难，因为不知道在强子内部是否有新的力学规律在起作用，不知道强相互作用的具体形式，不知道处理强相互作用的数学方法，所以在结构模型中还只限于讨论由对称性能够得出的强子分类、新粒子预言和诸如质量、自旋、电荷、磁矩等静态性质。

进一步的发展必须超出对称性的范畴，引入动力学起作用的因素。

精星灵，曰:“强子结构的层子模型。在当时已知的最高能量下，物理实验结果表明量子数、本征值、几率波这些概念仍然有效，也就是说在强子内部的小尺度范围中，用波函数描述状态、用算符描述物理量的基本概念和方法仍然有效。于是他提出引入强子内部的结构波函数来描述强子内部结构的状态，至于决定波函数的力学规律和运动方程等则留待以后去讨论，一些严格的物理要求如相对论洛伦兹协变性和内部对称性等已经大大限制了波函数可能具有的形式。”

强子的组成及遵从的对称性是否取夸克模型或坂田模型的其他变种，所以后来按钱三强的建议把强子的组分粒子称为“层子”，表示物质结构许多层次中的一个层次的意思。

在引入波函数以描述运动着的强子时，他认为应当区分描述内部运动和整体运动的两个概念。

通过对已知实验数据的分析，他提出层子在强子内部的运动速度远小于光速，是非相对论性的，虽然强子的整体运动可以是相对论性的。

这样，可以在强子的静止坐标系中定出非相对论性的结构波函数，然后通过洛伦兹变