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什麼是誇克?概念、如何被發現、誇克模型、其他亞原子粒子

2025-07-13自然科學75

我們解釋了什麼是誇克,它們是如何被發現的,以及什麼是誇克模型。此外,還有其他亞原子粒子。

什麼是誇克?概念、如何被發現、誇克模型、其他亞原子粒子

誇克是比中子質子小的粒子。

什麼是誇克?

誇克或誇克是亞原子粒子初等,它屬於費米子的範疇,它們的強相互作用構成了事原子核。它的名字來自愛爾蘭作家詹姆斯·喬伊斯 (James Joyce) 的小說《芬尼根的守靈夜》。

誇克是粒子其中質子和中子都是製造的,以及其他類型的稱為強子的微小粒子。

這些術語可能會令人困惑,但您無需在如此技術層面上理解它們即可了解誇克是什麼:世界上最微小的粒子。事,它們與四種基本物理力自由交互:引力、磁力、強核力和弱核力。

與輕子一樣,誇克是物質的組成部分。就像存在物質和反物質,還有誇克和反誇克。

此外,還有六種類型或“口味”的誇克。因此,物質的所有介子和重子,即 200 多個不同的亞原子粒子,都可以通過組合三個不同的誇克(或反誇克)(重子)或一個誇克-反誇克(介子)來構建,它們通過強相互作用連接起來。

它可以説明您:原子模型

誇克的發現

幾十年來,人們一直假設質子、中子和電子它們是物質的基本粒子,也就是說,沒有比它們更小的任何東西可以存在。

然而,對所謂的核子(中子和質子,居住在原子)表明它們的大小比電子大得多,這可能意味著它們又將由更小、更簡單的東西組成。誇克來回答這個問題。

同時,它們由 Murray Gell-Mann 和 George Zweig 於 1964 年提出,儘管它們是完全獨立的。這些科學家觀察到誇克存在的必要性是由於原子核中粒子之間的強烈相互作用的性質。

此外,它的許多特性都是無法解釋的,除非有結構在質子和中子內部。因此,存在三個較小的粒子,稱為 quorks(後來的誇克,儘管茨威格最初提出了 aces 或“aces”這個名稱),它們將具有電荷1/3 和 2/3 負載。

在接下來的幾年裡,這一假設在 SLAC(斯坦福線性加速器中心)進行了實驗測試。但實驗指出,可以構成質子和中子的粒子不是三個,而是六個。由於這一發現,泰勒、肯德爾和弗里德曼於 1990 年獲得了諾貝爾物理學獎。

誇克模型

什麼是誇克?概念、如何被發現、誇克模型、其他亞原子粒子

每種類型的誇克都有特定的特性。

在我們今天處理的標準物質模型中,誇克在物質中佔據了最簡單的位置。

根據我們組合的誇克類型,我們可以根據強子分類規則(所謂的“誇克模型”)獲得不同類型的粒子,該規則建立了六種不同類型的誇克(或“風味”),每種誇克都被賦予了一個定義其電荷的“量子數”:

  • 向上 (up)。配備 isospin +1/2 作為量子數。

  • 下。配備同位素 -1/2 作為量子數。

  • 魅力。被賦予一個魅力 +1 作為量子數。

  • 奇怪。被賦予了奇異性 -1 作為量子數。

  • 頂部或真相。被賦予優勢(topness)+1。

  • 底部或美麗。賦予 bottomness (bottomness) -1。

所有這些可能看起來非常奇怪,看起來像是電子遊戲中的東西,但如果我們認為這些微小的粒子以三元組或三元體的形式聚集在一起,形成不同類型的更大的亞原子粒子,那麼在誇克模型中它是有道理的。

當它們的電荷之和給出整數時,它們形成強子。

然而,我們應該補充一點,誇克他們可以有另外三種類型的收費,即”顏色”.然而,這與顏色無關,但這是科學家給這種特性起的名字,這是一種親和力,負責強大的核吸引力(通過另一種稱為“膠子”的粒子)。

這些顏色可以是藍色、綠色或紅色,這就是中子和質子與電子(輕子型粒子)的區別,因為後者不是由誇克組成的,感覺不到強核相互作用,而是弱核相互作用。

根據這個模型,物質的基本粒子是誇克和輕子。

其他亞原子粒子

其他類型的亞原子粒子是:

  • 費米子。它們與玻色子一起是物質的基本粒子,其特徵是具有自旋或半整數角動量(1/2、3/2 等)。費米子只有兩種類型:誇克和輕子。

  • Leptons.它們是費米子的一種,具有自旋 1/2(+ 或 -),並且與誇克不同,它不會經歷物質的強核相互作用。輕子有六種類型:電子、μ子、tau、電子中微子、μ子中微子和tau中微子。前三個的電荷為 +1 或 -1,其他的電荷為 0。

  • 玻 色子。它們與費米子一起是物質的基本粒子,其特徵是具有整數自旋(0、1、2 等),不符合泡利排除原理。玻色子的例子是子、膠子或引力子,即涉及已知力的粒子。

  • 旅館。它們是玻色子,即整數自旋為 0 或 1 的強子,它們對強核相互作用做出反應,因此根據誇克-反誇克狀態,它們是由誇克組成的。

  • 重子。它們由三個誇克組成,它們最具代表性的例子是中子和質子,儘管還有其他類型,但非常不穩定。

繼續:量子力學

標籤: 物理

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