斯玛头条
当前位置:首页»科技

是什么构成核子?让我们一起来了解一下夸克

日期:2019-12-13 来源: 评论:

[摘要]本期我们来介绍的粒子是夸克!核子指的是原子核里的质子和中子,对核子再进行细分,又会是什么成分呢?夸克的6种“味”那就是夸克。夸克模型于1964年由物理学家盖尔曼和茨威格独立提出。以色列物理学家尤瓦勒·内埃曼在同年亦独立地开发出一套跟八重态相...……

本期我们来介绍的粒子是夸克!

核子指的是原子核里的质子和中子,对核子再进行细分,又会是什么成分呢?

夸克的6种“味”

那就是夸克。夸克模型于1964年由物理学家盖尔曼和茨威格独立提出。以色列物理学家尤瓦勒·内埃曼在同年亦独立地开发出一套跟八重态相近的理论。

在往期我没介绍过夸克一共有6“味”,分别为上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克。而6种夸克每种还分为三种,用形象的宏观概念来描述的话就是个夸克可以携带红、绿、蓝三种颜色,其实夸克并不带颜色,因为夸克比可见光的波长还要小得多!准确的来说其实所有的基本粒子的是没有颜色的。而夸克的颜色是指是一种新的自由度/量子数。上及下夸克的质量是所有夸克中最低的较重的夸克会通过一个叫粒子衰变的过程,来迅速地变成上或下夸克。所以上夸克和下夸克是宇宙中最常见的,而奇、粲、顶及底则只能经由高能粒子的碰撞产生(例如宇宙射线及粒子加速器)并很快衰变。

宇宙射线

宇宙射线

那么夸克有什么特性呢?

夸克是唯一一种能经受全部四种基本相互作用的基本粒子,这四种相互作用分别是电磁、引力、强相互作用及弱相互作用。

那么夸克为什么会聚在一起组成核子呢?

常情况下,由于夸克会受到一个非常强的束缚力,将其束缚在原子核内部,所以夸克是无法独立存在的。但在能量足够大或者温度足够高的情况下,人们预期质子和中子将会碎裂,使其中的夸克和胶子重新进行结合从而形成夸克胶子等离子体。它是不同于质子和中子的另外一种新的物质形态。重离子的碰撞产生一个温度极其高的环境,核物质的温度也随之急剧升高,这样就会形成一个“火球”,这时就有可能产生夸克胶子等离子体,随后“火球”随着碰撞结束,能量和温度逐渐降低,这时将会产生大量的粒子。很显然夸克胶子等离子体是无法直接观测到的,所以人们只能对其末态产生的大量粒子进行观测,以判断在碰撞过程中是否真的产生了夸克胶子等离子体。

计算机生成的抽象等离子体

那么我们人类是怎样来创造出一个这样的高能量的环境的呢?

答案是人们借助大型离子对撞机使两组不同的粒子进行对撞,以此来研究物质被加热到太阳核心温度的 25 万倍时的状态,该环境就如同宇宙诞生后的数毫秒内出现的“等离子汤”状态。这样人们就有可能研究宇宙诞生时所形成的夸克胶子等离子体,这一重大的突破可以令物理学的研究范围拓展到接近宇宙产生的初始状态。

对夸克的研究就如同我们上一期讲的希格斯玻色子一样研究难度是十分困难的,原因是它们独立存在的条件过于苛刻,大型粒子对撞机的制造成本极其昂贵。所以这些粒子的许多基本特性还需要长时间的研究。随着对这些基本粒子的研究的不断深入,我们离解开宇宙的奥秘也越来越近了。

大家对此有什么看法呢?欢迎在品论去留言哦!

如果喜欢我的文章,期待你的点赞、收藏、转发哦!

您至少需要输入5个字

相关内容

编辑精选

copyright © 2017 https://www.thmzxx.com 斯玛头条 版权所有