夸克究竟有什么样的性质
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发布时间：2022-04-22 08:25
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时间：2022-06-18 14:22
��20世纪50年代以前，科学家们按粒子间作用力的特点把粒子分为三大类：第一类是轻子，只参与弱力、电磁力和引力作用，不参与强力作用，而且自旋为半整数的粒子；第二类是强子，不仅参与弱力、电磁力和引力作用，而且参与强力的粒子．强子又可按其自旋的不同分为两大类：一类其自旋为半整数，统称为重子，如质子、中子等，另一类其自旋为整数或零，统称为介子，如π介子等；第三类是传播子，即传递相互作用的基本粒子，如光子〔2〕．
��由于粒子中绝大多数是强子，而且轻子只有6个（这里没有包括其反粒子），于是科学家猜测：从某种意义上说，轻子是比强子更基本的粒子，而强子是复合体系，其中包含更少的和更基本的单元，强子是由更简单的粒子——夸克组成的．
��二、夸克名字的由来
��夸克模型是1964年由盖尔曼（Murrey Gell－Mann）和兹威格（G．Zweig）独立引入的，他们认为强子是由三种更基本的粒子组成的．盖尔曼称组成强子的新粒子为夸克（quarks），而兹威格称它们为爱斯（aces），像纸牌中爱斯（A）一样〔3〕．盖尔曼借用了詹姆斯·乔埃斯（James Joyce）写的一首题为《芬尼根的彻底祭》的长诗中的一句：“向麦克老大三呼夸克”．这里夸克是海鸟的叫声，用三声称呼三种基本粒子〔4〕．夸克的称呼一直被沿用至今．这些名字，无论夸克或爱斯，仅仅表明作者的俏皮话，并没有必要深究．
��三、最初的三味夸克
��根据夸克模型，通常用u、d、s来代表三个夸克（夸克的总称用q代表），u（up）称为上夸克，d（down）称为下夸克，s（strange）称为奇异夸克或奇夸克，称三种夸克为三味．他们推测出夸克的各种量子数如表1所示．
�� 表1 夸克的量子数
s B Q I Iz S Y
上夸克u 1／2 1／3 2／3 1／2 1／2 0 1／3
下夸克d 1／2 1／3 －1／3 1／2 -1／2 0 1／3
奇夸克s 1／2 1／3 －1／3 0 0 -1 -2／3
� 注：s为粒子的自旋，B为重子数，Q为电荷，I为同位旋，Iz为同位旋分量，S为奇异数，Y＝（B＋S）为超荷〔5〕．
��由表1可知：夸克的性质是奇特的，而且是带分数电荷，这是人们始料不及的．根据强子结构的夸克模型，重子是由三个夸克构成的，如质子p（uud）、中子n（udd）、Ω－（sss）、Δ－（uuu）等，而介子是由正反两种夸克构成的，如π＋（u）、π－（d）等，由夸克的各种量子数可推算出强子对应的量子数，也就是上一层次的性质由下一层次粒子的性质决定的．（注、、为u、d、s的反夸克）
��四、夸克的三色
��在上述粒子中，如Ω－（sss），Δ＋＋（uuu），由于夸克是费米子（自旋为半整数的粒子），夸克都处于基态时，三个相同的夸克处于相同的状态，这违背了泡利不相容原理（泡利不相容原理：对于半整数的费米子，不允许有两个或两个以上相同的粒子处于同一状态）．为解决这个矛盾，1964年格林伯格（D．W．Greenberg）为夸克引入了一个新的量子数——色量子数（这不是光学上真正的颜色的原意，而只是借用了这个名称），以表示同味夸克还有不同的种类，称之为“色荷”（与电荷类比）．他根据SU（3）群论，指定夸克有三色：红（R）、黄（Y）、绿（G），如记作ur、uy、ug．这样由带不同色荷的同味夸克构成的粒子就不违反泡利不相容原理．夸克确定具有“色”的第一个证据是在π0介子衰变了两个光为的过程中找到的．
��五�粲夸克的由来
��从1964年起，三夸克模型取得了巨大的成功，并于1968年由费里德曼（Jerome I．Friedman）、肯德尔（Henry W．Kendall）和泰勒（Richard E．Taylor）领导的实验组在斯坦福电子直线加速器上做的电子—质子非弹性散射实验中证实了夸克的存在．该实验结果还表明了质子里的夸克数为3〔6〕．但是，一直到1974年，美籍华人丁肇中在美国布鲁克海汶实验室发现了一个新粒子，命名为J粒子，与此同时里克特（B．Richter）在斯坦福直线加速器中心也找到了同样的粒子，命名为Ψ粒子，现在该粒子叫做J／Ψ粒子．它不能用通常的三味夸克来构成，因此又引入了一种新夸克，用c来表示，c（charm：可爱和迷人的意思）称为粲夸克．J／Ψ粒子是由粲夸克和反粲夸克构成的，粲夸克的最主要特征是它具有了一个新的量子数即粲数C，粲夸克和反粲夸克的粲数分别是＋1和－1．
��六�底夸克和顶夸克的由来
��1977年，雷德曼（Leederman）小组在美国费米实验室发现了新粒子Υ，为解决粒子Υ不得不引入第五种夸克，它被取名为底夸克（bottom）或美（beauty）夸克，用第一个字母“b”来表示．Υ粒子是由底夸克和反底夸克构成的．底夸克的电荷为-1／3，从对称性考虑似乎还应存在一种电荷为＋1／3的夸克，这种夸克被取名为顶夸克（top）或真（truth）第六味夸克，用第一个字母“t”来表示．直到1994年5月，美国费米实验室宣布发现了第六味夸克，据目前的理论，夸克只有六种且已全部被找到．粲夸克、底夸克、顶夸克的量子数如表2所示．
����表2
s B Q I Iz S Y
粲夸克c 1／2 1／3 2／3 0 0 0 4／3
底夸克b 1／2 1／3 －1／3 0 0 0 -2／3
顶夸克t 1／2 1／3 2／3 0 0 0 4／3
在粒子物理学中有一个“标准模型”，这个标准模型告诉我们，组成自然界万事万物的基本粒子是夸克和轻子．夸克构成了中子、质子和所有的原子核．它有六味三色．轻子有带电的和不带电的，带电的轻子是电子e、u子和τ重轻子，不带电的有电子中微子νe，μ子中微子νμ和τ中微子ντ，而且夸克和轻子都是成对的，即有三对夸克和三对轻子．一般称三代：
�� 第一代（νe，e）——（u，d）；
�� 第二代（νμ，μ）——（c，s）；
�� 第三代（ντ，τ）——（t，b）．
��其中第二代、第三代粒子好像是第一代粒子的重复再现，除了子一代比上一代质量大以外，其它物理性质各代都是非常相似的〔7〕．
��七�夸克是如何组成强子的
��量子色动力学认为，带色的夸克通过交换胶子（胶子是强子中的电中性粒子，顾名思义，其作用是使夸克粘合而形成强子，胶子有八种）而结合，即夸克与夸克、或夸克与反夸克、或反夸克与反奈克之间通过胶子而结合在一起．凡带有色荷的粒子能放出和吸收胶子，从而实现强相互作用．吸收和放出胶子可使夸克改变颜色．而原子核内的核力是核子内夸克之间强相互作用力的剩余效应．
��八�夸克的渐近自由和红外禁闭
��在线度大约小于10－14cm、相应能量大于1GeV（1GeV＝109eV）的区域内，夸克之间的距离越小（或能量越高），则相互作用强度越小，这个结果称为“渐近自由”．在这样的距离上，夸克的行为像是一些独立的粒子，它们之间不存在强相互作用力．然而，当能量大约小于1GeV，距离接近或大于10－13cm时，夸克间的强相互作用力似乎会很快变得非常大，以至于不可能将它们分开到宏观距离而成为自由夸克．这种情况称为“红外禁闭”．强作用的红外禁闭性质表明，自由夸克不能存在，它只能永远被禁闭在强子内〔8〕．
��夸克是否就是自然界中最小的不可再分割的粒子呢?在现在的高能物理的尺寸范围内（10－16cm），夸克仍是点粒子，没有结构．但有人估计，夸克极有可能是有结构的．我们期待科学的进一步发展．
以上引用
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时间：2022-06-18 14:22
夸克分为6个味,每个味又分3种颜色,每种颜色又有3种反颜色.所以共有36种不同类型的夸克.
