神秘的粒子反應和費曼圖

粒子物理是整個物理領域中很重要的topic，而在A-level階段，該部分在不同的考試局中的難度也有所不同。

CIE考局中該部分的知識較為簡單，大部分為記憶性內容。

而AQA考局顯然更重視該部分的知識，所以該p的知識比較深入且復雜。

初中時，我們了解了原來物質是可以細分的。比如，我們會說，物質是由分子(molecules)構成的，分子是由原子(atom)構成的，原子是由electron和nucleus構成的，nucleus又是由proton + neutron構成的。

All right, 那么proton和neutron又是由什么構成的呢？

原來它們是由quarks組成的。夸克，一個聽起來很神秘的粒子，那么它可以再分么？

目前的物理理論及發現告訴我們，夸克是不可以再分的，它是組成物質的最基本單元。

但小編覺得，說不定哪天物理又有了新發現，告訴我們夸克也可以再分，然后我們就又需要記一個新單詞。

在了解粒子反應之前，我們已經學過了化學反應，化學反應會告訴我們atom的number要conserved，mass要conserved。

那么particle reaction呢？particle reaction又會產生什么呢？我們以proton和neutron之間的相互轉化為例，來給大家講一講particle reaction。

Proton和neutron之間的轉化是Beta plus/Beta minus radiation 。

具體表達式如下：

在這個反應里我們可以發現，反應前后：

1.?Charge is conserved.

2.?Lepton number is conserved.

3.?Baryon number is conserved.

除此之外還有不夠明顯的：4. Momentum is conserved。

有些同學可能開始dizzy了，what the hell are they? 別急，我們娓娓道來。

那么，Feynman diagram又是個什么鬼？

Feynman diagram是一種表示各種粒子相互作用的圖，如下圖所示。

在圖中，時間軸為從下到上，也就是指從時間的發展來看：p發生變化生成了。那么怎么理解呢？中間的波浪線代表著exchange particle是Boson（玻色子）。我們可以把?想象為反應生成粒子的中間狀態。該particle reaction可以看作：p-> n+。

不穩定，又進一步生成了。如果我們細看會發現，的charge是+1，的charge是+1，的charge是0，所以該反應charge也是守恒的。這也就告訴了我們怎么確定exchange particle是還是。