图解时间简史

质子和中子是否也会瓦解

我们知道，宇宙初始时，质子、中子、电子与光等粒子互相激烈地碰撞，是一片混沌世界。但宇宙开端时，这些粒子就存在吗？它们是否还可以分解为更微小的粒子？

探索更初始的宇宙

要弄清楚宇宙开端时的景象，就必需解答上面的问题。质子、中子、电子究竟是不能再分解的最基础的粒子，还是由更小粒子集合形成的合成物？根据我们在前面的论述，越是向宇宙的过去推演，温度越高，密度越大，粒子活动越剧烈，光的波长也越短，辐射能量越大。这样一来，质子、中子和电子如果不是最基本的粒子，在往前推演的过程中，它们同样会被瓦解，被高能量的射线破坏，飞出更微小的粒子。

加速器的出现

要了解质子、中子的结构，我们就要使用加速器，这是一种运用人工方法产生高速带电粒子的装置。先让我们来了解一下加速器的历史。

1919年，英国科学家卢瑟福用高速α粒子束轰击厚度仅为0.0004厘米的金属箔，实现了人类科学史上第一次人工核反应。卢瑟福利用金属箔后放置的硫化锌荧光屏测得了粒子散射的分布，发现原子核本身有结构。在这之后，科学家们开始制造更高能量的粒子，来探索原子核和其他粒子的性质、内部结构及其相互作用。

1932年美国科学家柯克罗夫特和爱尔兰科学家沃尔顿建造了世界上第一台直流加速器，他们也因此获得了1951年的诺贝尔物理奖。之后，各种类型的加速器被制造出来，产生的带电粒子能量也越来越高。对撞机就是加速器的一种。

探寻更小的粒子

1906年，卢瑟福开始研究原子内部结构。他认为要了解原子内部的情形，最好的办法是把它砸开。他选择α粒子作为砸开原子的子弹。

在生活中，电视的显像管就是小型的粒子加速器。加速器的出现使发现更小的粒子成为可能。