1. 序

74年底的一天，我在芝加哥大学的南部先生处，他叫大家集合。他说：“刚刚接到SLAC（Stanford直线加速器研究中心）发现了新粒子的消息，质量是3.1 GeV/C2^②，宽度很狭。而且，据说BNL（Brookhaven国立实验所）的丁（肇中）也同时发现了3.1 GeV/C2的粒子。这使人联想到以前所发现的很多具有奇妙性质粒子的情况。”听到这个消息，没有一个人不感到兴奋。

新粒子为什么那么重，宽度为什么那么狭？为了研究新粒子还要进行什么实验？研究所的理论家和实验家议论纷纷。过了几天又有消息说，SLAC发现了第二个新粒子（3.7 GeV/C2），性质和ψ（3.1）非常相似。到底还有几个？这使我们更加兴奋了。可以肯定，不仅我们这个研究所，全世界各个大学的基本粒子研究室都会同样的轰动。丁氏和Richter理应获得今年的诺贝尔奖金，因为他们发现的东西在学术上大大激发了全世界的物理学家。以后弄清楚了ψ和ψ′′的性质，这个问题告一段落，因此，在今年6月发现D°（1.865）、7月发现D^±（1.876）时，物理学家的预言得到了证实，大家才没有感到新奇，感到放下了心。同年8月，发现了新的重粒子Λ_c，这样，可以说大体上探明了新粒子的性质。下面谈谈已经弄清的新粒子的情况。

2. 新粒子新在哪里？

一言以蔽之，新粒子就“新”在里面有新的夸克“c”。以前，一个时期，人们认为夸克（产生基本粒子的基础的基本粒子）共有三种，即p、n、λ。可是现在发现了第四种！最先预言夸克有四种的是日本人原康夫（现在筑波大学）和牧二郎（现在京都大学物理研究所），是在1964年预言的^③。令人吃惊的是，三个美国物理学家（Glashow、Illiopoulos、Maiani，1970）通过弱相互作用的研究预言了新粒子的质量约为GeV/C2。实验是了不起的，但预言这一点的理论也是真正出色的，了不起的。第四个夸克c通常被称为粲夸克的特征是：比老的p、n、λ夸克要重（见图1），在弱相互作用时容易衰变，衰变时产生λ夸克，这一点后面还准备说明。这就是使物理学家着了迷的粲夸克。

分裂型就是原子核的α衰变，同水分子H?O分解为氢和氧一样，原有的物质单纯地分离开了（图7a)。在原子核反应中这是常有的，但在基本粒子反应中还没有这样的先例。像原子核的Y衰变以及粒子放出π介子那样，衰变中产生新粒子，但原有的构成粒子衰变后仍然存在，这样的形式属于生成型。最后，“湮灭型”是电子偶素（氢原子由电子e^-和质子p⁺构成，用正电子e⁺代替质子，就形成电子偶素，湮灭后衰变为2或3个光子。在这个型式中原有的粒子消失了（图7c）。普通强相互作用的衰变属于生成型，而Φ衰变是“湮灭型”，因为原有的cc夸克消失而衰变为p、n、λ夸克及其反粒子。“湮灭型”比“生成型”更难产生相互作用，这是法则，因为难以发生ψ衰变，其寿命就长了。这个法则取名于63～66年的提议人的姓名，叫做饭塚、大久保、Zweig法则或IOZ法则。这一经验法则的成立是一个大问题，至今没有解释清楚。可是由于ψ衰变的寿命长而被证明是有用的。俗话说红颜薄命。新粒子虽有粲夸克c，寿命却是长的。

3. d）经过什么样的反应才能得到新粒子？

任何反应过程，只要能量高，都能获得新粒子。电子和正电子冲击时，在4 GeV以上的反应中有1/5可以出现新粒子。质子和原子核冲击在100 GeV以上时，大约1000次反应中有1次可以得到D粒子，100万次中有1次以上可以得到ψ粒子。弱相互作用的中微子反应中，20次中至少可以得到1次新粒子，因为在下列反应：

中可以找到μ^-e⁺，而且据报告多数情况下产生K介子。K介子意味着λ夸克的产生，因此出现上式中的反应是可靠的。但遗憾的是，日本的加速器能量不足以制造新粒子。

4. 发现新粒子对物理学的意义

少数理论家预言了新粒子的存在。由于新粒子和中性流^④的发现，这个理论得到了证实。由此打开了一条把弱相互作用和电磁相互作用这两个理论统一起来的道路。还可以进一步期望，它将会发展成为包括强相互作用在内的基本粒子的统一理论。朝这个方向已迈出了第一步，因而这个发现是意义深远的。

（金凡译）

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① 本文原载日本《数理科学》第15卷第2号（1977年2月），作者在日本高能物理研究所工作。

② 量子力学中有测不准原理，据此，粒子的寿命一定，能量就不确定，峰宽为Γ，Γ与寿命T的关系是：Γ（MeV）×T（秒）≒0.6×10^-21MeV. sec因此，测出峰宽就能算出寿命。

③ 在日本有人设想把坂田模型（不是把夸克p、n、λ而是把量子P、N、A作为基础粒子，充当了夸克模型的先行）加以延伸，即设想把4个重子作为基础粒子。

④ 是中微子反应：υ+（原子核）—→υ+（强子）或υ_μ+e→υ_μ+e开始和结束都有υ的反应。这是由Weinberg和Salam的理论所预言的。