粒子周期律

詹山石

摘  要：对粒子进行统计分析结果表明，粒子存在着一个整体的、有规律性的联系：一切粒子依其属性占据应有的时空。属性相似的粒子形成族群。同一族群的粒子随着质量（能量）的增加而稳定性下降。族群之间呈现出稳定性与不稳定性的周期性变化。本文在众多粒子分类的基础上，通过建立《粒子周期表》（Particle Periodic Table，以下简称PPT），把所有的粒子都归入其中，并总结出粒子的规律性联系和预测（假设）新的粒子。

关键词：粒子;周期性 ;假设;属性;极性：粒子周期表

中图分类号：  0572.25   文献标识码：  A

1 绪论

一切粒子依其属性（性质、质量、寿命、电荷或极性、运动、自旋、相互作用等）占据应有的时空，并存在着一种把所有粒子联合成为一个整体的、有规律性的联系。

对已发現的几百个粒子进行分类排队，从混乱中理出一个头绪来，是一件很有意义的事情。对粒子成功的分类不但应能把所有已知的粒子归纳到一个方案里，而且还能在这个基础上进一步预言新的粒子的存在[1]。

从电子的发现（1897），到原子有核模型的建立（1911）;从原子论（1802）的提出，到元素周期表的诞生（1869）;从重子、介子、轻子和光子的四种分类，到坂田（1956）的复合粒子模型[2];从强子八重态（1961），到标准模型（1964），粒子物理克服了重重困难而不曾停步。标准模型的巨大成功，解决了由不同的基础粒子（夸克）组成强子层级的复合粒子，并参与强、电磁和弱相互作用，产生粒子质量机制——希格斯机制[3-.4]。但标准模型无法解释轻子层级的结构与联系，而且夸克本身也是复合粒子（例如有不同的色荷、分数电荷和能参与强-电磁-弱相互作用）。物理学的发展已经到了另一个节点——— 一个新的十字路口。

本文把已知的粒子，根据粒子的属性，将属性相似的称为“族”。同一族的粒子按质量从小到大的顺序横向排列起来，并用其最具特征性命名。如γ（光子）、g（引力子）和M（磁力子）称为量子族，e、μ、τ称为轻子族，π、K、η、D称为介子族，p、n、Λ称为核子族，Q、Σ、Ξ、Ω称为重子族，W、Z、Υ称为超子族（即超过原子之意）。加上原子族（现有118种元素）。利用对称原理[5]，更假设了奇子族和巨子族及其相应的粒子，这样总共有九个族别。并按各粒子族的属性和起始粒子的质量从小到大的顺序纵向排列，用图表表示，使相对零散的粒子形成一个粒子大家庭———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、代表性而且较为稳定的主要粒子。PPT把已知和假设的粒子的九个族别，归纳为三个系列：即量子族、奇子族和轻子族为轻子系列;介子族、核子族和重子族为重子系列;原子族、超子族和巨子族为巨子系列。有些粒子族分主族和副族。它们有的结对、有的成群，也有众多粒子形成的粒子系（如光子系、原子系等）。

1.2  共振态与同位素

粒子物理学中把粒子分为两类：凡是不能通过强相互作用衰变的粒子称为稳定粒子;凡是可通过强相互作用衰变的粒子称为共振态。据此，共振态和稳定粒子的区分在于衰变的相互作用机制不同，而且寿命短于10-10 s ～ 10 -12 s 时，经过一定时间后衰变为末态粒子，这就被称为共振态。

1910年英国科学家F.索迪提出了一个假说，元素存在着相对原子质量和放射性不同而其他物理化学性质相同的变种，这些变种应处于周期表的同一位置上，称做同位素。

由于共振态和（放射性）同位素都具有粒子多、易衰变的共同特性，故把共振态和同位素单列一表（表2）。共振态有介子型、核子型、重子型、超子型和巨子型;同位素有稳定同位素和放射性同位素之分。

2 粒子的周期律

为了说明粒子的周期律，我们把每一粒子族对应一个周期，共有九个周期，用罗马数字I-IX表示。

2.1 稳定性与不稳定性呈周期性变化

从PPT中可以看到，奇数周期（I，Ⅲ，Ⅴ，Ⅶ，Ⅸ）的量子族、轻子族、核子族、原子族和巨子族，是构成实物世界的光子、电子、核子和原子（γ、e、p、n）等粒子的所在族群，其主要特点是它们对于空间和时间的占有性[6]，因此较为稳定性。偶数周期（Ⅱ，IV，Ⅵ，Ⅷ）的奇子族、介子族、重子族和超子族的粒子，容易衰变或难于独立存在，比较不稳定性。随着周期的变化，粒子也从稳定性（相对的，下同）到不稳定性，又从不稳定性到稳定性的周期性变化。

2.2 质量的周期性

在已知质量的粒子中，同一周期内的粒子的质量逐渐递增;每个周期的终末粒子的质量都大于下一个周期的起始的粒子。例如（轻子族）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）。共振态粒子也是如此，介子型g1680>核子型N940， 核子型N3755>重子型Δ1236 ， Δ3230>Λ1115， Λ2585>Σ1190， Σ3000>Ξ1320。

2.3  同一周期的粒子质量（能量）与稳定性呈反比

多数粒子的质量（能量） 增加，稳定性下降.从PPT中可以看到，同一周期的粒子，随着质量的增加，稳定性（寿命）就下降了：e→μ→τ，π→K→D，p→n→Λ，Σ→Ω。原子族（整个族群）也是如此：H→Bh，或F→Bh。量子族的光子系，能量（频率）较高的x、γ射线的稳定性也较差。