你小時候玩過積木沒有？沒玩過積木也應該用磚塊搭過房子吧！好，那我們現在想象一個這樣的場景，當你買回來一套積木以後，費了九牛二虎之力終于把它們拼在了一起，搭建了一個漂亮的房子。
但是最後卻發現，還剩下一塊積木沒有用到，你研究了一會，就發現這塊積木是其中一塊積木的放大版，也就是說，剩下的這塊積木跟其中一塊積木的樣子一模一樣，感覺像是重複了，差別是剩下的這塊積木更重一點，體積更大一點，和其他積木看起來不協調。
這時你肯定會認為，這塊積木一定是多餘的，它不應該存在，肯定是在生産的時候被混了進來，随後你又買了幾套積木，卻發現每一套都是這樣的，這你就解釋不清楚了，你說一個不應該存在的東西，為什麼它卻真實的存在。這就是我們宇宙的真實情況，造物主就是生産積木的那個人，多餘的那塊積木就是我們今天的半個主角μ子。
要說μ子，還得從π介子說起，要說π介子，我們就必須先提到核力，這前面文章我們已經說了，在查德威克1932年發現中子以後，這人們就想，你說這是哪種力量可以抵抗質子之間的靜電斥力，把它們黏在一起，那沒過多久海森堡就說，我認為：把原子核黏在一起的力，是質子和中子交換電子産生的。
這個說法根本沒站住腳，很快就被實驗給否定了，因為人們發現質子和質子之間沒有電子，但是他倆之間的作用力，跟質子和中子之間的作用力一樣強。是以人們就認為核力跟電荷沒有關系，而是一種比電磁力強得多的新型力，是以就将這種力稱為強力。
到了1935年的時候，日本的湯川秀樹就說，傳遞核力的粒子确實不是電子，因為我發現這電子太輕了，傳遞核力粒子需要比電子重200到300倍，這是一種我們以前從來沒有發現的粒子，由于它的品質介于輕子和重子之間，是以就叫它介子，在随便拿出一個希臘字母，就叫π介子。
是以現在核力傳遞過程現在就變成了，一個中子發射一個π-介子，變成了質子，然後一個質子吸收這個π-介子，變成了中子，那麼在發射和吸收π-介子的過程中，就交換了作用力，就将核子黏在了一起。
先不管這個過程對不對，那問題是湯川是怎樣知道，傳遞核力的粒子需要比電子重兩百多倍的？這是最關鍵的問題。
大家還記不記得在量子力學中有一個測不準關系，這是兩個共轭變量必須滿足的關系，比如能量和時間就是兩個共轭變量，是以ΔEΔt≥ћ/2
ΔE是能量的不确定範圍，Δt是時間的不确定範圍，如果π介子作為傳遞核力的粒子，那麼它傳播的最大範圍就是原子核的尺度，大約是10^-15米。
如果π介子誕生以後的速度接近光速，那麼我們就能知道它在原子核記憶體在的時間大約為10^-15米/C，C是光速，這個算出的就是π介子存在的時間的不确定範圍。
現在我們知道了Δt，那就能根據測不準關系，算出ΔE的不确定範圍，是以湯川就估計出π介子的品質大約是電子的200到300倍。
這湯川還說，不光有π-介子，還有π0和π+介子，其中π0是負責傳遞中子和中子之間的作用力的，因為兩個中子不帶電，所有就需要一個中性粒子π0.
π+傳遞的是質子和質子之間的作用力，因為兩個質子都帶正電，是以需要一個帶正電粒子π+介子，這就是湯川秀樹對π介子的預言。
同樣的，别人現在預言了新的粒子，那實驗實體學家就需要尋找這種新粒子，不過在當時的實驗室并沒有一個像樣的加速器，而根據預言想要産生π介子至少要有幾百兆電子伏特的能量，而當時常用放射源釋放出來的粒子的能量也隻有幾兆電子伏特。
是以想在實驗室找到π介子基本上是不可能的，不過，在粒子對撞機做出來以前，大自然就已經給人類提供了一個高能粒子裝置，就是宇宙線。
這些宇宙線是來自外太空高能粒子流，基本上都是由質子組成的，這些能量極高的質子撞上大氣中的氧、氮分子以後就會産生一些新的粒子。
是以當時粒子實體學家的實驗場所都在山上，因為越往高處走越靠近碰撞的地點，發現的新粒子的機會就更大。
1936年安德森和納德梅逸就把實驗裝置裝在平闆車上，拉到了落基山脈的派克斯峰的峰頂，安德森之前已經在宇宙線中嘗到了甜頭，因為它在1932年的時候就在宇宙線中發現了狄拉克預言的正電子，獲得了諾獎。
是以他這次的目标也很明确，就是奔着π介子去的，到了1937年時候，他倆就在宇宙線中發現了一種新粒子，他的行為跟電子的行為很像，根據電磁偏轉可以知道它跟電子一樣，也帶負電，也可以跟正電子一樣，帶正電。并且測量出了它的品質是電子207倍。
除了品質的差異以外，這東西完全就是長胖以後的電子，是以當時人們先叫它重電子，後來覺得這個名字不好，而且當時覺得從品質上看，這有可能就是湯川預言的π介子，是以就先簡稱它為介子。
不過很快人們就發現，這種新粒子與核子之間作用力很弱，隻有電磁作用力的強度，很明顯，這種新發現的粒子并不是湯川預言的π介子，是以就把這種新粒子更名為μ子。
現在我們知道μ子，确實不是所謂的介子，它屬于輕子，跟電子一樣自旋是1/2，就像前文說的，電荷和電子的情況一樣，完全就是吃胖了以後的電子，除了品質的差異以外，它幾乎跟電子一摸一樣。
還有，μ子它不穩定會，在2×10^-6秒發生衰變，比如一個負μ子，它會衰變成一個電子，一個反電子中微子，一個缪子中微子。
一個正缪子會衰變成一個正電子，一個電子中微子，一個反缪子中微子。可以看出以上的兩個反應其中的電荷和輕子數都是守恒的。
也可以看出缪子在衰變的過程中，總是會産生一個和它相關的一個中微子，是以我們叫它缪子中微子，缪子中微子跟電子中微子一樣，隻是味道不同，還有電子中微子總是跟電子相關，那缪子中微子總是跟缪子相關。
到這裡我們就已經知道了四個輕子了，其中電子和電子中微子稱為第一代輕子，缪子和缪子中微子稱為第二代輕子，這第一代輕子和第二代輕子的唯一差別就是第二代更重一點，其他所有的性質都是一樣。這就像是，這個世界上有兩個你，另外一個你它的體重是你兩百多倍，除了這個差别以外，你倆是一模一樣的。
可以看出這基本粒子出現了重複的現象呀，就像我們剛開始說的積木一樣，有第一代輕子就已經足夠了，第二代完全就是多餘的，當然現在我們知道還有第三代輕子，它們是陶子和陶子中微子，目前科學家并不知道為什麼基本粒子會重複的出現，為什麼會有三代，而不是兩代、四代、五代？這些都是未解之謎。
是以說發現新的基本粒子，科學家并不高興，他們很讨厭出現新粒子，就像1955年的時候，實體學家蘭姆在發表諾獎演說的時候就說，剛開始的時候如果你發現了新粒子肯定會獲得諾獎，現在如果有人再發現了新粒子，應該先罰個10000美元再說。這足以見得這些粒子已經快把實體學家逼瘋了。
好，現在我們發現了μ子，但是依舊沒有找到π介子，那π介子到底存在不存在？這湯川就有點着急了，他就說，大家信我，這π介子一定存在，而且我估計這μ子就是π介子衰變以後産生了，是以大家在往高處走一走，在找一找。
1947年，英國實體學家鮑威爾和它的團隊，将探測器綁在熱氣球上送到了高層大氣中，果真在其中發現了π介子的身影。
它的品質是電子的273倍，從實驗中可以看出π介子确實是從強互相作用中直接産生的，是以它就是湯川所預言的粒子。
不過π介子跟μ子都不穩定，會在2.6×10^-8秒發生衰變，比如一個π+可以衰變為一個正缪子和一個缪子中微子，一個π-可以衰變為一個負缪子和一個反缪子中微子。
在以上的過程中，生成的缪子不穩定，還會繼續經曆衰變，差不多就在同一時間，人們也發現了湯川預言的π0介子，電中性，它的品質是電子的264倍，平均壽命更短大約為0.84×10^-16秒，然後就衰變成兩個伽馬光子了。
從衰變的産物就可以看出π0介子的衰變是電磁力主導的過程，由于電磁力比弱力強得太多了，是以由它主導的衰變過程的時間要比弱力主導的衰變要短。在後面我們還會遇到由強力主導的衰變，這個時間會更短。
可以看出，粒子實體發展到了現在的階段，新的粒子不斷地在出現，而且除了以前我們認為的β衰變以外，又多了幾種衰變方式，你看π介子的衰變，缪子的衰變。是以這時人們就覺得了解由弱力主導的衰變非常的重要，這也就加快了人們對弱力的研究。
當然強力也是人們思考的問題，不過這個時候還不是重點，因為我們還沒有徹底地揭開強子的内部結構，依舊把質子和中子，包括新發現的π介子，當成了基本粒子，是以才會提出π介子的預測，沒想到這東西還真的存在。大自然真是奇妙。
再補充一點，剛才我說的強子的意思是，參與強互相作用的粒子都叫強子，其中就包括重子和介子。
在前面的文章中我們說了，參與強互相作用的粒子還有一個特别重要的量子數叫同位旋，質子和中子的同位旋是1/2，在同位旋空間的投影，質子是朝上的也就是+1/2，中子是朝下的也就是-1/2，兩個投影分别代表了兩種電荷狀态。
那π介子也有同位旋是1，分别有三個投影，+1，0和-1，分别代表了三種π介子的電荷狀态，π+、π0和π-，這個記住就可以了，後面會用到。
好了，那今天的内容就到這裡，下節課我們就會看到強子大爆發。