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第400章夸克星

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    基本费米子被分成三代,每一代由两个轻子和两个夸克组成。第一代有上及下夸克,第二代有奇及粲夸克,而第三代则有顶及底夸克。过去所有搜寻第四代基本粒子的研究均以失败告终,又有有力的间接证据支持不会有超过三代。

    代数较高的粒子,一般会有较大的质量及较低的稳定性,于是它们会通过弱相互作用,衰变成代数较低的粒子。在自然中,只有第一代夸克(上及下)是常见的。较重的夸克只能通过高能碰撞来生成(例如宇宙射线),而且它们很快就会衰变;然而,科学家们相信大爆炸后,第一秒的最早部份会存有重夸克,那时宇宙处于温度及密度极高的状态(夸克时期)。重夸克的实验研究都在人工的环境下进行,例如粒子加速器。

    同时拥有电荷、质量、色荷及味,夸克是唯一一种能经受现代物理全部四种相互作用的已知粒子,这四种作用为:电磁、引力、强相互作用及弱相互作用。对于个别粒子的相互作用而言,除非是在极端的能量(普朗克能量)及距离尺度(普朗克距离)下,引力实在是小得微不足道。然而,由于现时仍没有成功的量子引力理论,所以标准模型并不描述引力。

    粒子加速器被李安再次启用,而这一次,李安将用他来揭开夸克的神秘面纱。

    首先,是了解了夸克的自旋和弱相互作用。

    自旋是基本粒子的一种内在特性,它的方向是一项重要的自由度。在视像化时,有时它会被视为一沿着自己中轴转动的物体(所以名叫“自旋”),但是由于科学家们认为基本粒子应是点粒子,所以上述这个看法有点儿误导。

    自旋可以用矢量来代表,其长度可用约化普朗克常数?来量度。量度夸克时。在任何轴上量度自旋的矢量分量,结果皆为+?/2或??/2;因此夸克是一种自旋1?2粒子。沿某一轴(惯例上为z轴)上的旋转分量,一般用上箭头↑来代表+1?2。下箭头↓来代表?1?2,然后在后加上味的符号。例如。一自旋为+1?2的上夸克可被写成u↑。

    夸克只能通过弱相互作用,由一种味转变成另一种味,弱相互作用是粒子物理学的四种基本相互作用之一。任何上型的夸克(上、魅及顶夸克),都可以通过吸收或释放一w玻色子,而变成下型的夸克(下、奇及底夸克),反之亦然。这种变味机制正是导致β衰变这种放射过程的原因,在β衰变中,一中子(n)“分裂”成一质子(p)、一电子(e?)及一反电中微子(νe)。在β衰变发生时。中子(udd)内的一下夸克在释放一虚w?玻色子后,随即衰变成一上夸克,于是中子就变成了质子(uud)。随后w?玻色子衰变成一电子及一反电中微子。

    “夸克在粒子加速器之中高速运动,不过,貌似分离的不够彻彻底底,还残留着一些胶子啊!”

    李安心里顿时就是一突。

    在提及夸克质量时,需要用到两个词:一个是“净夸克质量”,也就是夸克本身的质量;另一个是“组夸克质量”,也就是净夸克质量加上其周围胶子场的质量。这两个质量的数值一般相差甚远。一个强子中的大部份的质量,都属于把夸克束缚起来的胶子。而不是夸克本身。尽管胶子的内在质量为零,它们拥有能量——更准确地,应为量子色动力学束缚能(qcbe)——就是它为强子提供了这么多的质量。例如。一个质子的质量约为v/c2,其中三个价夸克大概只有v/c2;其余大部份质量都可以归咎于胶子的qcbe。

    标准模型假定所有基本粒子的质量,都是来自希格斯机制,而这个机制跟希格斯玻色子有关系。顶夸克有着很大的质量,一个顶夸克大约跟一个金原子核一样重(~171gev/c2),而透过研究为什么顶夸克的质量那么大,物理学家希望能找到更多有关于夸克,及其他基本粒子的质量来源。

    胶子和夸克密切相关,了解夸克。又要动到胶子,这可谓是一环扣一环啊!

    想到这里李安不由得暗骂。这个天王星人的科学家,真的就是给自己找麻烦啊!

    分离胶子的技术。李安是有的,但是时间却是要用的比较长,毕竟,胶子的胶这个字,可不是随随便便乱说的。

    胶子,是理论上预言的夸克之间的色su(3)对称性的规... -->>
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