夸克

身体的

2022

我们解释什么是夸克,它们是如何被发现的以及夸克模型是什么。还有其他亚原子粒子。

夸克是比中子和质子小的粒子。

什么是夸克?

夸克或夸克是一种 亚原子粒子 元素,属于 费米子,并且它们的强相互作用构成了 事情 原子核。它的名字来自小说 芬尼根的觉醒 爱尔兰作家詹姆斯乔伊斯。

夸克是其中的粒子 质子中子 它们以及其他类型的称为强子的微小粒子是由它们制成的。

这些术语可能会令人困惑,但您不必在这样的技术水平上理解它们就可以知道什么是夸克:夸克中最小的粒子。 事情,它们与四种基本物理力自由相互作用: 地心引力、电磁力、强核力和弱核力。

与轻子一样,夸克也是物质的组成部分。正如有物质和 反物质,还有夸克和反夸克。

此外,夸克还有六种类型或“风味”。因此,物质的所有介子和重子,即 200 多种不同的亚原子粒子,可以通过组合三个不同的夸克(或反夸克)(重子)或一个夸克-反夸克(介子),通过强相互作用联合起来构建。 .

夸克的发现

几十年来,人们一直假设质子、中子和 电子 它们是物质的基本粒子,也就是说,没有比它们更小的存在。

然而,对所谓核子(中子和质子,原子核的居民)的研究 原子) 表明它们的尺寸远大于电子的尺寸,并且可以假设它们依次由更小更简单的东西组成。夸克就是来回答这个问题的。

同时,它们是由默里·盖尔曼和乔治·茨威格于 1964 年提出的,尽管它们是完全独立的。这些科学家通过原子核中粒子之间的强相互作用的性质观察到夸克存在的必要性。

此外,它的许多属性是无法解释的,除非有 结构 内部内部质子和中子。因此,存在三个更小的粒子,称为夸克 (随后夸克,虽然茨威格最初提出了这个名字王牌 或“王牌”),这将有电荷 1/3 和 2/3 负载。

该假设在 SLAC 中进行了实验测试(斯坦福直线加速器中心 或后来的“斯坦福直线加速器中心”。但实验指出,可以组成质子和中子的粒子不是三个而是六个。由于这一发现,泰勒、肯德尔和弗里德曼获得了 1990 年的诺贝尔物理学奖。

夸克模型

每种类型的夸克都有特定的特征。

在我们今天处理的标准物质模型中,夸克占据了物质中最简单的位置。

根据我们组合的夸克的类型,我们可以得到不同类型的粒子,根据强子分类规则(所谓的“夸克模型”),它建立了六种不同类型的夸克(或 口味, "Flavors"),每一种都被赋予了一个“量子数”来定义它的电荷:

  • 多于 (向上)。具有同位旋 +1/2 作为量子数。
  • 以下 (向下)。具有同位旋 -1/2 作为量子数。
  • 魅力 (魅力)。被赋予魅力+1作为量子数。
  • 奇怪的 (奇怪的)。被赋予了奇异性 -1 作为量子数。
  • 停止 (最佳) 或真相 (真相)。得天独厚(顶峰度) +1.
  • 底部 (底部) 或美丽 (美丽)。天生自卑(底部) -1.

所有这一切可能看起来很奇怪,看起来像是来自电子游戏的东西,但在夸克模型中是有道理的,如果我们认为这些微小粒子以三重态或三重态聚集在一起形成不同类型的更大的亚原子粒子。

当它们的电荷总和给出整数时,它们就形成了强子。

然而,对此应该补充的是,夸克可以有另外三种类型的电荷,即“颜色”。然而,这与颜色无关,但这是科学家给这种性质命名的名称,它是一种亲和力,负责强核吸引力(通过另一种称为“胶子”的粒子)。

这些颜色可以是蓝色、绿色或红色,例如中子和质子与电子(轻子型粒子)的区别,因为后者不是由夸克构成的,感觉不到强核相互作用,而是弱核相互作用.

根据这个模型,物质的基本粒子是夸克和轻子。

其他亚原子粒子

其他类型的亚原子粒子是:

  • 费米子。与玻色子一起,它们是物质的基本粒子,其特征是具有半整数自旋或角动量(1/2、3/2 等)。只有两种类型的费米子:夸克和轻子。
  • 轻子它们是一种费米子,具有 ½ 自旋(+ 或 -),并且不像夸克那样经历物质的强核相互作用。轻子有六种类型:电子、μ子、τ、电子中微子、μ子中微子和τ中微子。前三个带 +1 或 -1 电荷,其余带 0 电荷。
  • 玻色子。它们与费米子一起是物质的基本粒子,其特征是具有整数自旋(0、1、2 等),不符合泡利不相容原理。玻色子的例子是光子、胶子或引力子,即涉及已知力的粒子。
  • 介子。它们是玻色子,即整数自旋为 0 或 1 的强子,它们响应强核相互作用,因此根据夸克-反夸克态,它们由夸克组成。
  • 重子它们由三个夸克组成,最具代表性的例子是中子和质子,但也有其他类型,极不稳定。
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