Sam Tsai 蔡坤憲

今天有機會，讓我對中學課本裡的「 貝他衰變 」又多了一番認識： 我心中曾有過一個疑問：由貝他衰變所放射出來的「電子」， 雖然物理構造完全相同，但它卻不是原子軌域上的電子？ 在中學課堂裡，我們一般只有教類似下方的一張圖： 貝他衰變（beta decay，即 β衰變）是放射性原子核放射出「電子」（β粒子）和「微中子」而轉變為另一種核的過程，屬於弱交互作用。 考試的重點之一是： （負）貝他衰變 的規律之後， 新核的質量數不變，電荷數增加 1， 原子序數增加 1 。 對有興趣的學生，或是知道「正子」的學生，也許會多介紹： 放出正電子的稱為「正貝他衰變」，放出電子的稱為「負貝他衰變」。 ＊ 透過粒子物理的「標準模型」，我理解到，當把質子、中子「拆解」成三個夸克，再知道夸克之間的「味變機制」時，便可以跟「貝他衰變」連上關係。 我知道這樣理解還很粗糙： 夸克有六種，這些種類被稱為「 味 」，它們是上、下、魅、奇、底及頂。 從中學生所能理解的「量子數」來看，就「原子」而言，量子數發生變化，指的是電子在不同的能階之間躍遷。 略有不同的是， 「味」是「基本粒子」的量子數 ，而不是「原子」的，屬於「量子色動力學」的範疇，描述夸克、膠子之間強交互作用的動力學理論。 就「尺寸」而言，從原子到質子、中子，再到夸克，這是進入一個又小了好幾個數量級的世界，其「量子躍遷」的機制，顯然更為複雜，或者說，不在我們一般日常生活的常識或中學教科書裡。 但是，粗糙、直觀地透過「量子數」來理解： 夸克之間的「味變」，或說是「量子躍遷」，會釋放出「電子」。與我們一般熟悉的「電子在不同的能階之間躍遷，會釋放或吸收光子」的現象，直觀來說，非常相似。 借幾張從網路上收集來的圖片，摘要我今日的理解： 中學生已經熟悉的：中子衰變成質子時，釋放出電子，稱為「β衰變」。 把質子、中子拆開來看： 中子的構造：udd（上下下）三種夸克 質子的構造：uud（上上下）三種夸克 當一個 d 夸克「味變」成 u 夸克時，會釋放出電子與微中子。 圖中的箭頭，一般在化學課裡，我們都理解成「化學變化」， 這裡則是「核變化」，是「β衰變」，是「弱交互作用」。 當然，...