夸克的发现及其组成
20世纪60年代，美国物理学家默里·盖尔曼和G.茨威格各自提出了中子、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。最初解释强相互作用粒子的理论需要三种夸克，叫做夸克的三种味(flavor)，它们分别是上夸克（up
u）、下夸克（down
d）和奇异夸克（strange
s）。1974年发现了J/ψ粒子，要求引入第四种夸克粲夸克（魅夸克）（charm
c）。1977年发现了Υ粒子，要求引入第五种夸克底夸克(美夸克)（bottom/beauty
b）。1994年发现第六种夸克顶夸克（top
t），人们相信这是最后一种夸克。 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，很短的时间内就会衰变成上夸克或下夸克。 质 子 由 两 个 上 夸 克 和 一 个 下 夸 克 组 克 ， 上 夸 克 的 电 荷 量 为 +2/3 ， 下 夸 克 的 电 荷 量 为 -1/3 ， 所 以 质 子 的 电 荷 量 为 : 2/3+2/3-1/3 = +1 中 子 则 包 括 一 个 上 夸 克 和 两 个 下 夸 克 ， 所 以 电 荷 量 为 : 2/3-1/3-1/3 = 0 已 发 现 的 粒 子 种 类 繁 多 ， 杂 乱 非 常 ， 夸 克 理 论 的 提 出 ， 大 大 减 少 了 基 本 粒 子 的 数 量 ， 让 物 理 世 界 变 得 更 简 洁 、 更 美 。 现 代 粒 子 物 理 学 家 相 信 ， 「 上 帝 」 只 用 了 六 种 夸 克 和 少 量 轻 子 ， 便 构 筑 成 我 们 宏 观 所 见 的 一 切 物 质 ！ 夸 克 间 的 吸 引 力 是 很 奇 怪 的 ， 距 离 愈 远 ， 吸 力 反 而 变 大 ， 这 也 是 科 学 家 到 现 在 亦 无 法 分 离 出 独 立 夸 克 的 原 因 。 你 可 以 幻 想 夸 克 之 间 好 像 有 绳 子 连 著 ， 当 夸 克 互 相 贴 近 时 ， 绳 子 会 松 兮 兮 的 ， 夸 克 们 可 以 自 由 移 动 ， 当 你 尝 试 把 夸 克 分 开 ， 绳 子 便 突 然 绷 紧 ， 不 让 夸 克 分 开 。 就 算 你 有 足 够 的 力 量 把 绳 子 扯 断 ， 你 也 不 会 得 到 独 立 的 夸 克 ， 原 因 是 当 你 把 绳 子 绷 紧 ， 能 量 便 会 储 藏 在 绳 子 内 ， 直 至 能 量 足 以 平 空 产 生 两 个 夸 克 ， 结 果 ， 虽 然 你 能 把 绳 子 拉 断 ， 你 得 到 的 也 不 过 是 四 颗 夸 克 ， 而 不 是 两 颗 独 立 的 夸 克 。 对 夸 克 有 兴 趣 的 读 者 ， 可 参 看 安 东 尼 ? 热 博 士 (Dr. Anthony Zee) 所 著 的 "Fearful Symmetry" ( 中 译 「 可 怕 的 对 称 」 ) ， 这 是 一 本 为 一 般 读 者 而 写 的 科 普 读 物 ， 前 半 部 ( 直 至 广 义 相 对 论 ) 非 常 精 彩 易 懂 ， 但 后 半 部 ( 包 括 夸 克 、 统 一 埸 论 ) 部 份 ， 若 没 有 群 论 (group theory) 和 基 本 物 理 知 识 ， 可 能 会 较 为 艰 涩 ， 但 这 书 能 让 读 者 对 夸 克 理 论 有 一 个 更 深 入 的 理 解 。 最 后 ， 夸 克 (quark) 这 个 名 称 来 自 作 家 詹 姆 斯 ? 乔 伊 斯 (James Joyce) 的 小 说 《 菲 尼 根 斯 ? 威 克 》 (Finneg Wake) ， 当 中 的 十 三 行 诗 写 到 ： 「Three quarks for Muster Mark.」 "quark" 原 指 乌 鸦 的 呱 呱 叫 声 ， 怎 知 盖 尔 曼 觉 得 三 声 鸦 叫 (quarks) 的 暗 喻 非 常 好 ("The allusion to three quarks seems perfect" ， 暗 合 当 时 所 知 的 三 种 夸 克 ) ， 便 用 这 字 为 新 发 现 的 亚 粒 子 命 名 。 2008-06-11 20:56:25 补充： 玻 色 子 是 负 责 传 递 力 的 粒 子 ， 它 们 就 像 媒 人 般 在 粒 子 间 游 走 ， 让 两 颗 粒 子 互 相 吸 引 或 排 斥 。 例 子 电 磁 力 的 传 递 粒 子 是 光 子 ， 强 作 用 力 的 媒 人 是 胶 子 ， 弱 作 用 力 则 由 W 及 Z 玻 色 子 穿 针 引 线 。 2008-06-11 20:57:37 补充： 由 于 科 学 家 不 能 分 离 出 独 立 的 夸 克 ， 所以夸 克 质 量 只 是 一 个 约 数 。
参考: 太 空 馆
维基
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