介子早就不叫“重电子”了( 二 ) 撰文|姬扬（中国科学院半导体

汤川秀树(1907.01.23—1981.09.08)是著名的日本理论物理学家，因为预言了介子的存在而获得1949年诺贝尔物理学奖。介子理论的提出时间有两种不同的说法[3]：诺贝尔奖颁奖词里说是1934年，而汤川的传略里写的是1935年。实际情况是这样的[3—5]：汤川在1934年10月提出了这个想法，同年11月撰写了论文，这篇文章发表于1935年[6] 。
汤川认为，应当存在一种当时尚未发现的荷电玻色子，它在质子和中子之间来回跳跃，从而导致了核力。通过把核力的范围限制在10^（-15）m ，他估计了这个玻色子的质量是电子的100倍，比质子轻，比电子重。所以，他把这个粒子称为“重量子”(heavyquantum)——这是一个语意双关的文字游戏，因为重(heavy)对应于轻(light) ，重量子就对应于轻量子，而轻量子(lightquantum)当然就是光量子(上面这段说法取自朝永振一郎的描述[7]) 。
1936年，安德森和尼德迈耶在宇宙射线中发现了质量介于电子和质子之间、带有单位电荷的新粒子；其后不久，其他小组也独立得到了相同的结论[4 ， 5] 。现在我们知道，这个在实验里发现的粒子(“安德森粒子”)并不是汤川在理论上预言的粒子(“汤川粒子”) 。但当时并不知道，这个粒子至少有六七种不同的名字：heavyquantum(汤川的用法) ， heavyelectron(重电子！) ， mesotron(介子，也有译为重电子或者介电子的) ， mesoton ， barytron ， Yukawaparticle ， Yukon ， x-particle ，当然还有meson 。到了1939年，支持把这个粒子称为mesotron(重电子)的人与把它叫作meson(介子)的人差不多各占一半。
当然，这些名字都跟中文没有关系。 1947年，鲍威尔在实验上发现了真正的汤川粒子， π介子，而安德森粒子只是μ介子而已。到了1949年汤川获得诺贝尔奖的时候， meson这个词早已经通用起来了。但是在关于物理学史的文章里， mesotron还经常出现。比如说，在1983年出版的《粒子物理诞生记》(Thebirthofparticlephysics)里[8](图4) ，还有3篇文章的题目里包含mesotron ，只有两篇文章的题目里包含meson 。

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图4很多物理学史的著作都详细描述了介子的发现过程
在中文的物理教科书里，通常并不区分meson和mesotron ，都称为介子。在关于物理学史的中文译作里，有的区分，有的不区分。比如说， 2014年出版的《20世纪物理学(第1卷)》就把mesotron译为重电子，把meson译为介子，而2002年出版的《基本粒子物理学史》就不做这种区分，把二者都译为介子(但有时候会在后面用括号标出是哪个英文单词) 。
现在在中文环境中很少有人把介子称为重电子了。杨大卫老师说的对，《物理学名词》在介子(meson)这个词条的注释里说“又称重电子(heavyelectron)” ，是不太妥当的。
然而，重电子这个词并没有消失，它又出现在固体物理学里，只是换了个身份。重电子金属是20世纪70年代开始研究的一种强关联电子系统，也称为重费米子系统。 1975年发现了第一种电子金属CeAl3 ，低温比热的测量结果表明，这种材料的传导电子的有效质量比一般金属大2—3个数量级，所以称之为“重电子” 。现在已经发现的重电子金属或合金已经有很多种，它们的共同之处是都含有f电子壳层未填满的稀土元素或者锕系元素，但是在低温下表现出非常不一样的行为(也就是说，具有截然不同的基态)：长程磁有序，超导电性，非费米液体行为，近藤绝缘体，等等。在《低温物理学》这本研究生教材里，就有整整一章的讲述(图5)[9] 。