粒子周期律

詹山石

摘??要：對粒子進行統計分析結果表明，粒子存在著一個整體的、有規律性的聯系：一切粒子依其屬性占據應有的時空。屬性相似的粒子形成族群。同一族群的粒子隨著質量（能量）的增加而穩定性下降。族群之間呈現出穩定性與不穩定性的周期性變化。本文在眾多粒子分類的基礎上，通過建立《粒子周期表》（Particle?Periodic?Table，以下簡稱PPT），把所有的粒子都歸入其中，并總結出粒子的規律性聯系和預測（假設）新的粒子。

關鍵詞：粒子;周期性?;假設;屬性;極性：粒子周期表

中圖分類號：??0572.25???文獻標識碼：??A

1?緒論

一切粒子依其屬性（性質、質量、壽命、電荷或極性、運動、自旋、相互作用等）占據應有的時空，并存在著一種把所有粒子聯合成為一個整體的、有規律性的聯系。

對已發現的幾百個粒子進行分類排隊，從混亂中理出一個頭緒來，是一件很有意義的事情。對粒子成功的分類不但應能把所有已知的粒子歸納到一個方案里，而且還能在這個基礎上進一步預言新的粒子的存在[1]。

從電子的發現（1897），到原子有核模型的建立（1911）;從原子論（1802）的提出，到元素周期表的誕生（1869）;從重子、介子、輕子和光子的四種分類，到坂田（1956）的復合粒子模型[2];從強子八重態（1961），到標準模型（1964），粒子物理克服了重重困難而不曾停步。標準模型的巨大成功，解決了由不同的基礎粒子（夸克）組成強子層級的復合粒子，并參與強、電磁和弱相互作用，產生粒子質量機制——希格斯機制[3-.4]。但標準模型無法解釋輕子層級的結構與聯系，而且夸克本身也是復合粒子（例如有不同的色荷、分數電荷和能參與強-電磁-弱相互作用）。物理學的發展已經到了另一個節點———?一個新的十字路口。

本文把已知的粒子，根據粒子的屬性，將屬性相似的稱為“族”。同一族的粒子按質量從小到大的順序橫向排列起來，并用其最具特征性命名。如γ（光子）、g（引力子）和M（磁力子）稱為量子族，e、μ、τ稱為輕子族，π、K、η、D稱為介子族，p、n、Λ稱為核子族，Q、Σ、Ξ、Ω稱為重子族，W、Z、Υ稱為超子族（即超過原子之意）。加上原子族（現有118種元素）。利用對稱原理[5]，更假設了奇子族和巨子族及其相應的粒子，這樣總共有九個族別。并按各粒子族的屬性和起始粒子的質量從小到大的順序縱向排列，用圖表表示，使相對零散的粒子形成一個粒子大家庭———PPT（表1）。

1.1?粒子周期表（PPT）

PPT所列的粒子，大都是具有特征性、代表性而且較為穩定的主要粒子。PPT把已知和假設的粒子的九個族別，歸納為三個系列：即量子族、奇子族和輕子族為輕子系列;介子族、核子族和重子族為重子系列;原子族、超子族和巨子族為巨子系列。有些粒子族分主族和副族。它們有的結對、有的成群，也有眾多粒子形成的粒子系（如光子系、原子系等）。

1.2??共振態與同位素

粒子物理學中把粒子分為兩類：凡是不能通過強相互作用衰變的粒子稱為穩定粒子;凡是可通過強相互作用衰變的粒子稱為共振態。據此，共振態和穩定粒子的區分在于衰變的相互作用機制不同，而且壽命短于10-10?s?～?10?-12?s?時，經過一定時間后衰變為末態粒子，這就被稱為共振態。

1910年英國科學家F.索迪提出了一個假說，元素存在著相對原子質量和放射性不同而其他物理化學性質相同的變種，這些變種應處于周期表的同一位置上，稱做同位素。

由于共振態和（放射性）同位素都具有粒子多、易衰變的共同特性，故把共振態和同位素單列一表（表2）。共振態有介子型、核子型、重子型、超子型和巨子型;同位素有穩定同位素和放射性同位素之分。

2?粒子的周期律

為了說明粒子的周期律，我們把每一粒子族對應一個周期，共有九個周期，用羅馬數字I-IX表示。

2.1?穩定性與不穩定性呈周期性變化

從PPT中可以看到，奇數周期（I，Ⅲ，Ⅴ，Ⅶ，Ⅸ）的量子族、輕子族、核子族、原子族和巨子族，是構成實物世界的光子、電子、核子和原子（γ、e、p、n）等粒子的所在族群，其主要特點是它們對于空間和時間的占有性[6]，因此較為穩定性。偶數周期（Ⅱ，IV，Ⅵ，Ⅷ）的奇子族、介子族、重子族和超子族的粒子，容易衰變或難于獨立存在，比較不穩定性。隨著周期的變化，粒子也從穩定性（相對的，下同）到不穩定性，又從不穩定性到穩定性的周期性變化。

2.2?質量的周期性

在已知質量的粒子中，同一周期內的粒子的質量逐漸遞增;每個周期的終末粒子的質量都大于下一個周期的起始的粒子。例如（輕子族）τ>π（介子族），（介子族）D>P（核子族），（核子族）Λ+?>Qu（重子族），（重子族）Ω->H（原子族），（原子族）?Rg>H+*（超子族），（超子族）Υ0>G+*（巨子族）。共振態粒子也是如此，介子型g1680>核子型N940，?核子型N3755>重子型Δ1236?，?Δ3230>Λ1115，?Λ2585>Σ1190，?Σ3000>Ξ1320。

2.3??同一周期的粒子質量（能量）與穩定性呈反比

多數粒子的質量（能量）?增加，穩定性下降.從PPT中可以看到，同一周期的粒子，隨著質量的增加，穩定性（壽命）就下降了：e→μ→τ，π→K→D，p→n→Λ，Σ→Ω。原子族（整個族群）也是如此：H→Bh，或F→Bh。量子族的光子系，能量（頻率）較高的x、γ射線的穩定性也較差。