夸克理论的内容?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/21 21:23:27
夸克理论的内容?
夸克理论的内容?
夸克理论的内容?
20世纪60年代,美国物理学家默里·盖尔曼和G.茨威格各自独立提出了中子、质子这一类强子是由更基本的单元——夸克（quark）组成的.
它们具有分数电荷,是电子电量的2/3或-1/3倍,自旋为1/2.
夸克理论认为,所有的重子都是由三个夸克组成的,比如质子（uud）,中子（udd）；反重子则是由三个相应的反夸克组成的.夸克理论还预言了存在一种由三个奇异夸克组成的粒子（sss）,这种粒子于1964年在氢气泡室中观测到,叫做负ω粒子.顶、底、奇、魅夸克由于质量太大（参见下表）,很短的时间内就会衰变成上夸克或下夸克.
夸克按其特性分为三代,如下表所示：
世代 自旋 特色 中英文名称 符号 带电量 / e 质量 / MeV.c-2
1 + 1/2 Iz=+1/2 上夸克（Up quark） u + 2/3 1.5 to 4.0
1 − 1/2 Iz=−1/2 下夸克（Down quark） d − 1/3 4 to 8
2 − 1/2 S=−1 奇异夸克（Strange quark） s − 1/3 80 to 130
2 + 1/2 C=1 魅夸克（Charm quark） c + 2/3 1150 to 1350
3 − 1/2 B′=−1 底（美）夸克（Bottom quark） b − 1/3 4100 to 4400
3 + 1/2 T=1 顶（真）夸克（Top quark） t + 2/3 171400 ± 2100
在量子色动力学中,夸克除了具有“味”的特性外,还具有三种“色”(color)的特性,分别是红、绿和蓝.这里“色”并非指夸克真的具有颜色,而是借“色”这一词形象地比喻夸克本身的一种量子数.量子色动力学认为,一般物质是没有“色”的,组成重子的三种夸克的“颜色”分别为红、绿和蓝,因此叠加在一起就成了无色的.因此计入6种味和3种色的属性,共有18种夸克,另有它们对应的18种反夸克.
夸克理论还认为,介子是由同色的一个夸克和一个反夸克组成的束缚态.例如,日本物理学家汤川秀树预言的π+介子是由一个上夸克和一个反下夸克组成的,π-介子则是由一个反上夸克和一个下夸克组成的,它们都是无色的.
除顶夸克外的五种夸克已经通过实验发现它们的存在,华裔科学家丁肇中便因发现魅夸克而获诺贝尔物理学奖.而由双魅夸克所构成的J/ψ介子,也是因此而得名(J).近十年来高能粒子物理学家的主攻方向之一是顶夸克 (t).
至於1994年最新发现的第六种“顶夸克”,相信是最后一种,它的发现令科学家得出有关夸克子的完整图像,有助研究在宇宙大爆炸之初少於一秒之内宇宙如何演化,因为大爆炸最初产生的高热,会产生顶夸粒子.
研究显示,有些恒星在演化末期可能会变成“夸克星”.当星体抵受不住自身的万有引力不断收缩时,密度大增会把夸克挤出来,最终一个太阳大小的星体可能会萎缩到只有七、八公里那麼大,但仍会发光.
夸克理论认为,夸克都是被囚禁在粒子内部的,不存在单独的夸克.一些人据此提出反对意见,认为夸克不是真实存在的.然而夸克理论做出的几乎所有预言都与实验测量符合的很好,因此大部分研究者相信夸克理论是正确的.