预料之中的粲粒子

问：先生把第四种夸克命名为“粲”夸克。请先就这一方面的经过谈起吧！

答：当然，“粲”含有漂亮的意思。在英语里“粲”这个词还具有驱魔存美的含义。很早以前人们就有关于“粲”数的想法，这种想法是为了防止衰变的发生。

问：有道理。这么说，含有粲夸克的粒子，都是长寿命的了。其中之一的J/ψ粒子是在1974年年底发现的吧！

答：当初发现这一粒子时，到底含不含有“粲夸克”还不清楚。直到1976年才完全肯定。后来美国的SLAC和德国的电子同步加速器研究中心，在研究中发现了D粒子。D粒子是J/ψ粒子中的一个夸克被其他夸克取代后形成的。这就是所谓发现了带粲数的粒子。因此对新粒子的情况便有了详细的了解，它就是我们原先预言过的那种粒子，这一点已经十分清楚了。

问：这就是夸克增加的一个起点。最近含有第五种b夸克（或“真理”夸克）的γ、已被证实确实存在。盖尔曼博士的最初论文只谈到三个夸克。这样能否讲：由于夸克种类（气味）的增加，在物理学上一直被重视的那一对称性问题遇到了难以克服的困难？

答：夸克的数目究竟是十个还是十个以上尚不太清楚。不过，它同过去元素周期表很相似。十九世纪门捷列夫制成了一张由63种元素构成的周期表。同这张周期表相比较，现在只有五个夸克。

粲粒子的出现，在对称性、质量及其他性质方面，只有从三种颜色的角度来讲，才能说对称性是严格的。

二个没有解决的谜

答：你在数学上如何掌握夸克种类增加的问题，有点感到担心吧！其实，这没有什么多大关系，相反，倒是物理学上的问题十分重要。因为自然界需要夸克，你知道需要多少吗？在我们居住的世界上，只要有二个就够了，即u夸克和d夸克，实际上也都是存在的。这究竟是什么道理？说起来，它是一个谜。

回顾过去，人们认为世界是由最轻的粒子组成，所以大家总是不断探索组成世界的最基本的粒子。例如：在十七——十八世纪，人们对哺乳类的幼儿，一直认为是由三个节（Lunts）构成的，可是打那以后世界发生了很大变化，现在已变成夸克世界了。我希望日本人当中出现第二个坂田去发现夸克到底是由什么组成的。

问：我也希望这样。不过，在过去的论文中，先生曾写道：夸克的出现将宣告物理学的结束。

答：当我考虑夸克只有四个的时候，是那样想的。可是现在变得更多了，显然我过去的那种想法是错误的。

问：那么，先生认为现在是不是有比夸克还要深一层次的东西？

答：我想大概是有的。关于这个问题虽然还没有提出什么理论，但对它的名称，我已作过考虑，我想给它取名为“毛粒子”。

问：什么！毛粒子？

答：对，是毛粒子。理由有三个。第一，因为它与中国毛泽东主席有联系。按照他的哲学思想，自然界有无限的层次，在这些层次内一个比一个更小的东西无穷地存在着。因此，我想取用他的名字，他已经逝世了。按照犹太人的传统，一个人没有去世是不能取用他的名字的。第二个理由是：在西欧社会里，出生的小孩要记住的第一句话是“ma”。第三个理由是：在希伯来语中“ma”这个词意味着“为什么”。

问：这倒是很有趣儿，不过，在考虑组成夸克的更小的基本粒子之前，就应该发现夸克，否则……。

答：可是，根据我们的理论则很难看到夸克，因为它被禁闭在基本粒子内。当然，可以说，这是理论上的一种推论。这类推论在自然科学上有二个：一个是现在的裸夸克；另一个是天文学的黑洞，认为不能看到裸的奇异点。不过，按照一般的观点，这两种东西都是确实存在的。

总电荷为零的多重态

问：在夸克理论上，先生认为电荷是分数。假若气味数字不是3，而是更多的话，岂不是没有必要把它看作是分数的吗？

答：对于电荷分数的问题，可不必计较。为什么一定要把电子电荷看作-1呢？正因为看作-1，所以1/3或2/3的数字就出现了。但这样就会使人感到奇怪。实际上只要把1/3的电荷作为基本的东西来考虑就行了。如果把夸克的电荷看作1，那么，质子便是3；电子便是-3。这样一来，全部变成了整数。虽然有许多人对分数电荷感到不高兴，但这只是一个讲法上的问题。

问：先生在弱相互作用和电磁相互作用的统一理论方面也作出了贡献。它涉及到引进Z粒子的问题。有关这方面的情况，请先生谈一谈。

答：我有时候也下下围棋，在围棋上常常讲到阵势的好坏问题。这不能从每个小小的棋子上考虑，应当综览全局。而在粒子物理方面，如果不考虑Z粒子，那就不能很好地把理论的框架搭起来，同时从代数上看也很难顺利进行。因此，我对Z粒子进行了研究。本来在统一理论上还存在许多问题，其中最重要一点，也就是可重正化问题，已由魏恩伯和萨拉姆做了。

问：一谈到框架，不免会想到还有一个对称性问题。先生对夸克和轻子之间的对称性是怎样考虑的？

答：这种对称性是绝对存在的，因为两者的数字都相同。不考虑它的含义是不行的。d夸克和u夸克、再加上电子和电子中微子已构成一个多重态。正如刚才所讲的，它是创造我们世界的一个必不可少的东西。另外，奇异夸克和粲夸克、μ粒子和μ中微子，也构成一个多重态。同样，t夸克和b夸克，再加上τ粒子和τ中微子，也形成一个多重态。t夸克虽然还未找到，但迟早会被发现，而且一定会有更多的这类多重态。我在这方面提出过一个重要想法，就是各个多重态的总电荷应该是零。在这方面，不管是统一理论还是其他理论，都需要使多重态的总电荷数成为零。

问：为什么特别强调电荷？

答：因为在考虑对称性时，它是唯一能“看得见”的东西。

日本要成为加速器的输出国吗？

问：过去一直说，强相互作用，即核力问题，是π介子在质子和中子之间进行交换的一种过程。这一问题从夸克理论观点来看，是怎样理解的？

答：这方面汤川博士曾作过正确的预言。但现在理论方面已达到夸克的水平。夸克是由胶子结合起来的，而胶子又同色有关，至于气味可不必考虑。所谓强相互作用，只是这种夸克和胶子的相互作用的残余部分罢了。

问：关于今后的物理学，先生认为会出现怎样变化？

答：也许会看到新的夸克，说不定也会发现W粒子和Z粒子，也有可能出现预计不到的粒子，而且日本是一个富有国家，很有可能制造出第一流的加速器（笑）。

问：可是日本的只有120亿电子伏特。

答：作为一项新产品来讲，还是非常有价值的

（笑）。反正大量生产后会出口（笑）。可是目前中国也正在这一领域方面进行努力，它们的许多研究人员已经赴美，在旅居美国的中国学者那里进行研究。

[译自《科学朝日》1978年9月。陈家麟译]