強子結構的層子模型
是在1965年9月到1966年6月之間完成的。當時的研究背景是這樣的：在電子、質子、中子發現之後，人們普遍認為它們是構成物質的終極單元，稱之為“基本粒子”。隨著介子和超子在20世紀40到50年代的陸續發現，基本粒子的家族迅速擴大，這些粒子絕大部分是強作用粒子，簡稱強子。很難想像這麼多的強子都是基本粒子。1955年日本物理學家坂田提出了一個結構模型：強子中只有質子、中子和超子三種是基礎的粒子，由它們構成其他所有的強子。坂田模型存在一系列困難，但是所提出的強子具有內部結構的思想是正確的。1964年美國物理學家蓋爾曼改造了坂田模型，提出了“夸克模型”，認為強子是由三種具有SU(3)對稱性的組分構成的，他把這些組分稱為夸克。
到了1965年，基本粒子表中粒子的數目已經可以與週期表中元素的數目相比，其中重子的自旋可以高達11/2，並且實驗上關於核子的電磁形狀因子的測量說明以前被認為是基本粒子的核子具有一定的大小和空間結構。這些事實說明了兩點，一是“基本粒子”並不基本，二是強子有著內部結構。坂田模型和夸克模型都是關於強子結構的科學設想，有待於進一步發展為強子結構的科學理論。但是在當時發展強子結構的理論有困難，因為不知道在強子內部是否有新的力學規律在起作用，不知道強相互作用的具體形式，不知道處理強相互作用的數學方法，所以在結構模型中還只限於討論由對稱效能夠得出的強子分類、新粒子預言和諸如質量、自旋、電荷、磁矩等靜態性質。進一步的發展必須超出對稱性的範疇，引入動力學起作用的因素。
在當時已知的最高能量下，物理實驗結果表明量子數、本徵值、機率波這些概念仍然有效，也就是說在強子內部的小尺度範圍中，用波函式描述狀態、用算符描述物理量的基本概念和方法仍然有效。於是他提出引入強子內部的結構波函式來描述強子內部結構的狀態，至於決定波函式的力學規律和運動方程等則留待以後去討論，一些嚴格的物理要求如相對論洛倫茲協變性和內部對稱性等已經大大限制了波函式可能具有的形式。強子的組成及遵從的對稱性是否取夸克模型或坂田模型的其他變種，所以後來按錢三強的建議把強子的組分粒子稱為“層子”，表示物質結構許多層次中的一個層次的意思。在引入波函式以描述運動著的強子時，他認為應當區分描述內部運動和整體運動的兩個概念。透過對已知實驗資料的分析，他提出層子在強子內部的運動速度遠小於光速，是非相對論性的，雖然強子的整體運動可以是相對論性的。
這樣，可以在強子的靜止座標系中定出非相對論性的結構波函式，然後透過洛倫茲變換得到作自由運動的強子的波函式。在討論強子發生轉化的過程時，朱洪元引入始態和終態強子結構波函式的重疊積分的概念和具有特定的對稱性的強子構成組分(層子)之間的相互作用來計算躍遷矩陣元，用以統一地描述一系列強子的轉化過程。在這些概念和方法的基礎上，由錢三強大力支援，朱洪元領導的粒子理論研究集體系統地研究了強子的力學、電磁及幾何等靜態性質，以及強子的電磁衰變、弱衰變、強衰變等動態過程。在九個月裡，他們發表了46篇科學論文，得到了一系列理論結果，其中許多和實驗結果相符合。有一些當時沒有實驗資料，在後來才得到實驗的證實。也有一些理論結果與實驗不合，有待後來的實驗和理論工作的新進展來解決。
“層子模型”是強子結構研究的一個重要開拓，它是在層子之間的動力學理論提出來之前的一個方向性的系統工作。這個理論中提出的強子內部結構波函式和波函式的重疊積分的概念沿用至今，隨著層子間強相互作用的動力學理論的建立，它們越來越細緻地被確定下來。在1966年北京亞太科學討論會上，巴基斯坦諾貝爾物理學得主薩拉姆高度評價了這項工作。很可惜，朱洪元和中國粒子物理學家在理論上一個很好的開頭被隨後十年的大破壞所打斷。
強子結構的層子模型
是在1965年9月到1966年6月之間完成的。當時的研究背景是這樣的：在電子、質子、中子發現之後，人們普遍認為它們是構成物質的終極單元，稱之為“基本粒子”。隨著介子和超子在20世紀40到50年代的陸續發現，基本粒子的家族迅速擴大，這些粒子絕大部分是強作用粒子，簡稱強子。很難想像這麼多的強子都是基本粒子。1955年日本物理學家坂田提出了一個結構模型：強子中只有質子、中子和超子三種是基礎的粒子，由它們構成其他所有的強子。坂田模型存在一系列困難，但是所提出的強子具有內部結構的思想是正確的。1964年美國物理學家蓋爾曼改造了坂田模型，提出了“夸克模型”，認為強子是由三種具有SU(3)對稱性的組分構成的，他把這些組分稱為夸克。
到了1965年，基本粒子表中粒子的數目已經可以與週期表中元素的數目相比，其中重子的自旋可以高達11/2，並且實驗上關於核子的電磁形狀因子的測量說明以前被認為是基本粒子的核子具有一定的大小和空間結構。這些事實說明了兩點，一是“基本粒子”並不基本，二是強子有著內部結構。坂田模型和夸克模型都是關於強子結構的科學設想，有待於進一步發展為強子結構的科學理論。但是在當時發展強子結構的理論有困難，因為不知道在強子內部是否有新的力學規律在起作用，不知道強相互作用的具體形式，不知道處理強相互作用的數學方法，所以在結構模型中還只限於討論由對稱效能夠得出的強子分類、新粒子預言和諸如質量、自旋、電荷、磁矩等靜態性質。進一步的發展必須超出對稱性的範疇，引入動力學起作用的因素。
在當時已知的最高能量下，物理實驗結果表明量子數、本徵值、機率波這些概念仍然有效，也就是說在強子內部的小尺度範圍中，用波函式描述狀態、用算符描述物理量的基本概念和方法仍然有效。於是他提出引入強子內部的結構波函式來描述強子內部結構的狀態，至於決定波函式的力學規律和運動方程等則留待以後去討論，一些嚴格的物理要求如相對論洛倫茲協變性和內部對稱性等已經大大限制了波函式可能具有的形式。強子的組成及遵從的對稱性是否取夸克模型或坂田模型的其他變種，所以後來按錢三強的建議把強子的組分粒子稱為“層子”，表示物質結構許多層次中的一個層次的意思。在引入波函式以描述運動著的強子時，他認為應當區分描述內部運動和整體運動的兩個概念。透過對已知實驗資料的分析，他提出層子在強子內部的運動速度遠小於光速，是非相對論性的，雖然強子的整體運動可以是相對論性的。
這樣，可以在強子的靜止座標系中定出非相對論性的結構波函式，然後透過洛倫茲變換得到作自由運動的強子的波函式。在討論強子發生轉化的過程時，朱洪元引入始態和終態強子結構波函式的重疊積分的概念和具有特定的對稱性的強子構成組分(層子)之間的相互作用來計算躍遷矩陣元，用以統一地描述一系列強子的轉化過程。在這些概念和方法的基礎上，由錢三強大力支援，朱洪元領導的粒子理論研究集體系統地研究了強子的力學、電磁及幾何等靜態性質，以及強子的電磁衰變、弱衰變、強衰變等動態過程。在九個月裡，他們發表了46篇科學論文，得到了一系列理論結果，其中許多和實驗結果相符合。有一些當時沒有實驗資料，在後來才得到實驗的證實。也有一些理論結果與實驗不合，有待後來的實驗和理論工作的新進展來解決。
“層子模型”是強子結構研究的一個重要開拓，它是在層子之間的動力學理論提出來之前的一個方向性的系統工作。這個理論中提出的強子內部結構波函式和波函式的重疊積分的概念沿用至今，隨著層子間強相互作用的動力學理論的建立，它們越來越細緻地被確定下來。在1966年北京亞太科學討論會上，巴基斯坦諾貝爾物理學得主薩拉姆高度評價了這項工作。很可惜，朱洪元和中國粒子物理學家在理論上一個很好的開頭被隨後十年的大破壞所打斷。