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易地发现中微子。1942年，艾伦按照王淦昌的方案测量了 Li的反冲能量，
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取得了肯定的结果，但未能观察到单能的 Li反冲。直到1952年，罗德拜克
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和艾伦的 7Ar的K俘获实验才第一次测出 Cl的单能反冲能。同年，戴维
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斯测出了 Li的单能反冲能，与王淦昌的预期结果相符，从而间接验证了中
微子的存在。1956年，美国物理学家莱因斯 （1918—）和小柯恩 （1919—）
等人利用大型反应堆，直接探测到了铀裂变过程中所产生的反中微子。1968
年，人们才探测到了来自太阳的中微子。
从60年代起，物理学家们又发现了一大批共振态粒子。实际上，50年
代末已发现了好几种共振态粒子，但没有引起人们的重视。至60年代人们才
对共振态粒子有了新的认识。共振态粒子比其他基本粒子寿命短，以至无法
将这种粒子分离出来。目前已发现的共振态粒子有300多种。它们又被叫做
第三代基本粒子。
（3）基本粒子理论
随着基本粒子的不断涌现和人们对其性质的深入研究，关于基本粒子的
理论也在不断发展。人们渴望在多样性中寻求统一，也希望揭示基本粒子的
内部结构和运动规律。因此，基本粒子理论研究主要集中在基本粒子结构和
各种粒子相互作用方式的统一性两个方面。
π介子被发现以后，费米和杨振宁于1949年提出π介子可能是由质子、
中子及其反粒子构成的。1953年，美国物理学家霍夫施塔特（1915—）用高
能电子轰击质子。从电子散射的情况发现，质子的电荷不是集中于一点。此
外，实验中测出中子的磁矩分布也有一定范围。这说明质子和中子是有内部
结构的。奇异粒子被发现后，费米与杨振宁模型无法说明奇异数的来源。为
此，日本的坂田昌一自觉运用恩格斯的辩证唯物主义思想，提出了强相互作
用粒子的复合模型，也叫坂田模型。坂田认为，质子、中子和超子Λ可作为
强子（包括介子和重子两大类）的3种基础粒子，所有强子都是这3种粒子
与它们的反粒子构成的复合体。坂田模型对于基本粒子结构的研究起到了开
创性作用。它不仅解释了介子、重子的一些性质，而且还预言了η°介子的
存在。1961年发现的η°介子与坂田理论非常一致。但坂田模型也存在严重
缺陷，还有一些事实无法解释。
1961年，美国的盖尔曼（1929—）和以色列的奈曼（1925—）提出了以
对称性为基础的8重态模型。它把若干种性质十分相近的粒子看成是同一种
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粒子的不同态。基本粒子大家族由这样的一些8重态构成。1964年，盖尔曼
又提出了夸克模型。他认为只要用u、d、s 3种夸克置换坂田模型中的
3种基础粒子，就可以用夸克u、d、s及其反夸克u 、d、s组成所有
的强子。夸克模型认为，介子由夸克与反夸克组成，重子都由3个夸克组成。
这一模型的独到之处在于：夸克的重子数与电荷数都具有分数值，而且每个
夸克的质量要比它所组成的强子大得多。夸克模型解释了介子与重子的性
？ ？
质，预言了Ω 粒子的存在。1964年，Ω 粒子被发现，其质量和预计的相
当。夸克模型很快引起人们重视。
1966年，以朱洪元和胡宁为首的中国北京基本粒子理论组根据已有的实
验和理论，认为对称性的产生与破坏都说明强子内部有某种结构，由此提出
了一种强子结构的层子模型。“层子”表示它也是物质无限层次中的一个层
次。层子模型唯象地引入了强子中的层子波函数，以描述强子的内部结构，
并用相对论20协变方法计算了强子的各种弱作用衰变和电磁作用衰变的衰
变率。理论与实际相符合。基本粒子具有内部结构的思想也日益为人们所接
受。
1970年，美国物理学家格拉肖 （1932—）等人提出第四种夸克存在的
假设，称作粲夸克（C、C）。1974年，美籍华人丁肇中
（1936—）实验小组和美国物理学家里希特 （1931—）实验小组分别独立发
现了一个大质量、长寿命的窄共振态介子，称为Ｊ/ψ粒子。盖尔曼的夸克模
型不能解释它的性质，而用粲夸克则可对这种新奇的共振态介子作出解释：
Ｊ／ψ粒子是由粲夸克和反粲夸克组成的。后来实验又发现了一些只含一个
粲夸克和一个反粲夸克的介子和重子。1977年，费米实验室的莱德曼（1922
—）又发现了一种新的重介子r（宇普西隆）。人们又猜测r可能是由第五
种夸克和反夸克组成的。这样就共有u、d、s、c、b 5种“味”的夸克。人
们又把每种“味”夸克分成红、绿、蓝3种颜色。“味”和“色”都是不同
量子状态的形象化表示。理论上研究认为，自然界的夸克数应为偶数。人们
认为还应存在第六种夸克，并取名为顶夸克（t）。但这还有待于实验证实。
究竟有多少种夸克？高能物理的理论分析的结论是夸克的“味”不会超过16
种。
由于夸克模型能够成功地解释许多已知事实，所以人们对它非常重视，
极力寻求自由夸克。科学家们用海水和陨石作实验，探测宇宙射线，使用各
种高能加速器，但这些努力都毫无所获。对此，多数人认为是“夸克禁闭”
造成的：当夸克之间的距离增大时，其结合力的势能也随之趋向无穷，因此
夸克将永远被囚禁在强子之中。但也有少数人认为自由夸克的质量很大（而
在强子中束缚状态的夸克质量并不大），现有的高能加速器所提供的能量还
不足以产生出自由夸克来。70年代初，在量子规范理论的基础上发展了一种
描述强相互作用的新理论——量子色动力学。根据这一理论，存在着与电磁
场对应的胶子场。电磁场的作用量子是光子，胶子场的作用量子是胶子。光
子和胶子的静止质量都为零，自旋都为h。但光子不带电荷，而胶子则带色
荷。有8种不同色荷的胶子，把夸克牢牢地粘合在一起。人们把看不到带色
的自由夸克和胶子叫做色禁闭。按照汤川介子理论和夸克模型理论，强相互
作用的传递者是π介子，π介子由夸克和反夸克组成，因此，π介子传递强
相互作用的性质，来源于胶子传递强相互作用的性质。1979年8月，丁肇中
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实验小组在西德汉堡正负电子对撞机上发现了三喷注现象。实验值与量子色
动力学的理论计算值相符。这间接地证明了胶子的存在。但强子结构理论的
研究，仍面临许多重大问题。与此相关，如何理解物质的可分性和物质可分
的无限性，也有待人们深入探讨。
在探索基本粒子结构的同时，对基本粒子相互作用方式的统一性的研究
也取得重大进展。在基本粒子世界中，除已知的引力和电磁相互作用外，还
存在强相互作用与弱相互作用。强相互作用是汤川秀树在研究核子的结合力
时首先明确提出来的。强相互作用的力是短程的，但强度大，大约是电磁作
用的100倍。弱相互作用最初是由费米在β衰变理论中提出来的。弱相互作
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用的力程极短，其强度只有强相互作用的10分之一。
早在40年代，人们就开始探讨弱相互作用与电磁相互作用的统一了。
1961年，格拉肖提出了一个弱电统一的理论模型，为弱相互作用与电磁相互
作用的统一奠定了基础。美国的温伯格（1933—）在1967年、巴基斯坦的萨
拉姆（1926—）在 1968年分别提出了弱相互作用与电磁相互作用的规范理
论，简称W—S模型。它不仅可以解释已知的弱相互作用与电磁相互作用的基
本规律外，还预言了尚未被人所知的传递弱相互作用的粒子——中间玻色子
＋ ？
W、W和Z°。1983年，意大利物理学家鲁比亚领导的小组通过高能质子一
反质子对撞机的实验找到了这3种中间玻色子。实验结果与理论预言基本一
致。弱相互作用与电磁作用在理论上已能统一起来，但它所预言的另一个粒
子“黑格斯”至今尚未找到。近年来，以夸克模型，W—S模型和量子色动力
学为基础的标准模型逐步发展起来，形成一个比较成功的基本粒子物理理
论。物理学家正朝一个目标努力，试图把3种乃至4种相互作用统一起来，
建立大统一理论。1984年，英国伦敦大学的格林教授和美国加州大学的斯瓦
兹首先提出了超弦理论。1985年，美国另一位物理学家戴维·格劳斯又提出
了杂化弦的超弦理论。超弦理论旨在解决引力的量子化和将4种相互作用统
一起来的问题。这是探索大统一理论的最新进展。
在微观粒子体系中，有一种反映空间的左右对称性的概念，叫做宇称。
不同种类的基本粒子，或具有偶宇称，或具有奇宇称。1956年以前，多数物
理学家都认为，由多个粒子组成的体系，无论在相互作用中发生什么变化，
它的总宇称是保持不变的。这就是宇称守恒定律。但在1954—1956年，人们
在实验中发现了质量、寿命和电荷都相同的两种粒子，一个叫θ介子，一个
叫τ介子。这两种粒子的唯一区别在于：θ介子衰变为2个π介子，而T介
子衰变为3个π介子。3个π介子的宇称为负，2个π介子的宇称为正。所以
从衰变行为来看，如果宇称守恒，则θ和τ不可能是同一种粒子。但它们的
质量、寿命和电荷都相同，又应是同一种粒子。这就是所谓的“θ—τ”之
谜。1956年，在美国工作的物理学家李政道（1926— ）和杨振宁（1922—）
对当时有关实验资料作了全面考察。他们发现在电磁相互作用和强相互作用
中，宇称是守恒的；但在弱相互作用过程中，并没有可靠的实验证据。他们
指出：“目前的θ—τ之谜可以看作是宇称守恒定律在弱相互作用中并不成
立的一个迹象。”如果在弱相互作用中，宇称可以不守恒，则θ—τ之谜将
迎刃而解。李、杨二人还提出用哪些实验可以检验宇称守恒定律。另一位华
① 高能正负电子相撞时，末态强子飞行方向的分布并不是各向同性的，而是集中在某几个立体角很小的区
域内，很象从正负