神秘的粒子反应和费曼图

粒子物理是整个物理领域中很重要的topic，而在A-level阶段，该部分在不同的考试局中的难度也有所不同。

CIE考局中该部分的知识较为简单，大部分为记忆性内容。

而AQA考局显然更重视该部分的知识，所以该p的知识比较深入且复杂。

初中时，我们了解了原来物质是可以细分的。比如，我们会说，物质是由分子(molecules)构成的，分子是由原子(atom)构成的，原子是由electron和nucleus构成的，nucleus又是由proton + neutron构成的。

All right, 那么proton和neutron又是由什么构成的呢？

原来它们是由quarks组成的。夸克，一个听起来很神秘的粒子，那么它可以再分么？

目前的物理理论及发现告诉我们，夸克是不可以再分的，它是组成物质的最基本单元。

但小编觉得，说不定哪天物理又有了新发现，告诉我们夸克也可以再分，然后我们就又需要记一个新单词。

在了解粒子反应之前，我们已经学过了化学反应，化学反应会告诉我们atom的number要conserved，mass要conserved。

那么particle reaction呢？particle reaction又会产生什么呢？我们以proton和neutron之间的相互转化为例，来给大家讲一讲particle reaction。

Proton和neutron之间的转化是Beta plus/Beta minus radiation 。

具体表达式如下：

在这个反应里我们可以发现，反应前后：

1. Charge is conserved.

2. Lepton number is conserved.

3. Baryon number is conserved.

除此之外还有不够明显的：4. Momentum is conserved。

有些同学可能开始dizzy了，what the hell are they? 别急，我们娓娓道来。

那么，Feynman diagram又是个什么鬼？

Feynman diagram是一种表示各种粒子相互作用的图，如下图所示。

在图中，时间轴为从下到上，也就是指从时间的发展来看：p发生变化生成了。那么怎么理解呢？中间的波浪线代表着exchange particle是Boson（玻色子）。我们可以把 想象为反应生成粒子的中间状态。该particle reaction可以看作：p-> n+。

不稳定，又进一步生成了。如果我们细看会发现，的charge是+1，的charge是+1，的charge是0，所以该反应charge也是守恒的。这也就告诉了我们怎么确定exchange particle是还是。