4-1質子和中子有夥伴嗎？

　　原子核是由核子（質子和中子）所組成，而核子有帶正電荷之狀態的質子與不帶電荷之狀態的中子。核子間的核力則由介子傳遞。如此就構成了由核子與介子所組成的單純物之構成。然而隨著研究的發展，我們已了解到物之構成其實是更加多樣且複雜的。

　　當以具有高能量的光子或介子撞擊質子時，會產生質量比核子（質子和中子）還大（重）的Δ（delta）粒子。質量大代表其靜止質量能高，乃是一高能量狀態的核子。其靜止質量約比質子和中子多重了30%（圖4-1A）。

　　以電子的電荷作為單位時，Δ粒子有＋2、＋1、0、－1這四種狀態。亦即Δ＋＋、Δ＋、Δ０、Δ－。Δ粒子會因屬於強交互作用的核力作用，而以約5秒的一兆分之一再一兆分之一的平均壽命，放出π介子衰變質子或中子。Δ＋＋會放出π＋介子衰變成質子，Δ－會放出π－介子衰變成中子（圖4-1B）。

　　質子是種穩定的粒子，乃是靜止質量能最小的粒子。中子也是還算穩定的粒子，會因弱交互作用的作用而慢慢地衰變成帶正電荷之狀態的質子。Δ粒子雖然也會因弱交互作用的作用而慢慢地衰變成其他電荷狀態，但實際上會在那之前迅速地就因強交互作用的作用而衰變成核子。

　　核子（質子和中子）與光子和介子撞擊時，除了會產生Δ粒子之外，還會產生其他具有各種質量和電荷（狀態）的粒子。

　　這些粒子都是核子的夥伴粒子，會因強交互作用的作用而衰變成核子（質子和中子）。且因都是高靜止質量能狀態的粒子，會瞬間衰變成核子的「不穩定核子」。能夠以人工的方式從地球上天然存在的核子終將它們製造出來。

　　實際上，核子在原子核內同樣也是在很短的發生時間內，不斷轉換於Δ粒子和核子之間。

4-2奇異粒子如何產生出來的？

　　讓核子（質子和中子）與高能量的介子和光子撞擊，會產生稱為超子的新型粒子（圖4-2A）。

　　超子並不會因強交互作用而瞬間衰變成核子，而是因弱交互作用的作用放出π介子，慢慢地衰變成核子。超子的平均壽命也是約為1秒的一百億分之一。基本粒子時鐘是以約1秒的一兆分之一再一千億分之一的單位時間轉動。以人體時鐘心臟1秒鐘跳動約1次，平均壽命有80歲左右。以基本粒子時鐘計時得到的超子壽命，約等同於人類活了30萬年。超子是一種壽命極長的穩定粒子（圖4-2B）。超子的種類有以下幾種。

　　Λ（lambda）粒子，是最輕的超子，靜止質量能約11億電子伏特，電荷狀態則只有0這一種狀態，也就是說是電中性的。它會因弱交互作用的作用，長時間緩慢地放出π0或π－介子而衰變成中子或質子。

　　Σ（sigma）粒子，比Λ粒子重一些，靜止質量能為12億電子伏特。有Σ＋、Σ0、Σ－三種電荷狀態。Σ粒子同樣也受弱交互作用的作用，和Λ粒子一樣在經過1秒的一百億分之一左右的壽命後，衰變成核子（質子或中子）與π介子，惟Σ0粒子則是放出光子瞬間衰變成Λ（電荷0）粒子。

　　Ξ（xi）粒子，有Ξ0、Ξ－兩種電荷狀態。Ω（omega）粒子，只有一種電荷狀態Ω－。這兩種超子都是還算穩定的粒子，會因弱交互作用放出π介子，並在經過約1秒的一百億分之一左右的時間後，Ξ粒子衰變成Λ粒子，Ω粒子衰變成Ξ粒子或Λ粒子。

　　上述這些粒子是有別於核子6-3宇宙中的暗物質

　　為了揭開宇宙物質的主要成分－暗物質的正面目，世界各國的研究團隊正積極投入未知的基本粒子WIMP（弱交互作用重粒子）的研究。WIMP的最有力候選人就是渺中子（neutralino）這新型粒子。

　　目前的標準模型（理論）中，基本粒子有構成物質的費米子－夸克與輕子（電子、微中子），以及傳遞力的玻色子－光子、膠子、弱玻色子。

　　超對稱性理論認為有對應於各費米子的玻色子，及對應於各玻色子的費米子，也就是認為費米子與玻色子是成組對稱的（圖6-3A）。

　　而被認為可能是WIMP的，是與傳遞力的玻色子對應的費米子。其中最為穩定（質量最小）的粒子，是渺中子的這個超對稱性粒子，它有可能以暗物質的形態存在於宇宙中。

　　渺中子就像微中子一樣能穿過絕大多數的物質，因此要捕捉它非常困難。渺中子和原子核差不多重，因此和原子核撞擊時，原子核會因為反作用而移動（圖6-3B）。量測這過程檢測出渺中子並量測其質量。