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      微觀世界最小的顆粒是什么

      時(shí)間: 鞏詩1755 分享

        根據(jù)馬克思哲學(xué)原理。 事物是具有矛盾普遍性的,沒有最小只有更小。那你知道目前已知的微觀世界最小的粒子是什么嗎?

        微觀世界最小顆粒

        20世紀(jì)60年代,美國物理學(xué)家默里·蓋爾曼和G.茨威格各自獨(dú)立提出了中子、質(zhì)子這一類強(qiáng)子是由更基本的單元——夸克(quark)組成的,很多中國物理學(xué)家稱其為“層子”。它們具有分?jǐn)?shù)電荷,是電子電量的2/3或-1/3倍,自旋為1/2.夸克一詞是蓋爾曼取自J·喬埃斯的小說《芬尼根徹夜祭》的詞句“為馬克檢閱者王,三聲夸克”.夸克在該書中具有多種含義,其中之一是一種海鳥的叫聲.他認(rèn)為,這適合他最初認(rèn)為“基本粒子不基本、基本電荷非整數(shù)”的奇特想法,同時(shí)他也指出這只是一個(gè)笑話,這是對矯飾的科學(xué)語言的反抗.另外,也可能是他喜歡鳥類的原因.

        最初解釋強(qiáng)相互作用粒子的理論需要三種夸克,叫做夸克的三種味,它們分別是上夸克(up,u)、下夸克(down,d)和奇異夸克(strange,s)。1974年發(fā)現(xiàn)了J/ψ粒子,要求引入第四種夸克粲夸克(魅夸克)(charm,c)。1977年發(fā)現(xiàn)了Υ粒子,要求引入第五種夸克底夸克(bottom,b)。1994年發(fā)現(xiàn)第六種夸克頂夸克(top,t),人們相信這是最后一種夸克。

        夸克理論認(rèn)為,所有的重子都是由三個(gè)夸克組成的,反重子則是由三個(gè)相應(yīng)的反夸克組成的。比如質(zhì)子(uud),中子(udd)??淇死碚撨€預(yù)言了存在一種由三個(gè)奇異夸克組成的粒子(sss),這種粒子于1964年在氫氣泡室中觀測到,叫做負(fù)ω粒子。

        夸克按其特性分為三代,如下表所示:

        符號 中文名稱 英文名稱 電荷(e) 質(zhì)量(GeV/c^2)

        u 上夸克 up +2/3 0.004

        d 下夸克 down -1/3 0.008

        c 粲(魅)夸克 charm +2/3 1.5

        s 奇夸克 strange -1/3 0.15

        t 頂夸克 top +2/3 176

        b 底夸克 bottom -1/3 4.7

        在量子色動(dòng)力學(xué)中,夸克除了具有“味”的特性外,還具有三種“色”的特性,分別是紅、綠和藍(lán)。這里“色”并非指夸克真的具有顏色,而是借“色”這一詞形象地比喻夸克本身的一種物理屬性。量子色動(dòng)力學(xué)認(rèn)為,一般物質(zhì)是沒有“色”的,組成重子的三種夸克的“顏色”分別為紅、綠和藍(lán),因此疊加在一起就成了無色的。因此計(jì)入6種味和3種色的屬性,共有18種夸克,另有它們對應(yīng)的18種反夸克。

        夸克理論還認(rèn)為,介子是由同色的一個(gè)夸克和一個(gè)反夸克組成的束縛態(tài)。例如,日本物理學(xué)家湯川秀樹預(yù)言的[[π+介子]]是由一個(gè)上夸克和一個(gè)反下夸克組成的,π-介子則是由一個(gè)反上夸克和一個(gè)下夸克組成的,它們都是無色的。

        除頂夸克外的五種夸克已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)它們的存在,華裔科學(xué)家丁肇中便因發(fā)現(xiàn)粲夸克而獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。近十年來高能粒子物理學(xué)家的主攻方向之一是頂夸克 (t)。

        至于1994年最新發(fā)現(xiàn)的第六種“頂夸克”,相信是最后一種,它的發(fā)現(xiàn)令科學(xué)家得出有關(guān)夸克子的完整圖像,有助研究在宇宙大爆炸之初少于一秒之內(nèi)宇宙如何演化,因?yàn)榇蟊ㄗ畛醍a(chǎn)生的高熱,會(huì)產(chǎn)生頂夸粒子。

        研究顯示,有些恒星在演化末期可能會(huì)變成“夸克星”。當(dāng)星體抵受不住自身的萬有引力不斷收縮時(shí),密度大增會(huì)把夸克擠出來,最終一個(gè)太陽大小的星體可能會(huì)萎縮到只有七、八公里那么大,但仍會(huì)發(fā)光。

        夸克理論認(rèn)為,夸克都是被囚禁在粒子內(nèi)部的,不存在單獨(dú)的夸克。一些人據(jù)此提出反對意見,認(rèn)為夸克不是真實(shí)存在的。然而夸克理論做出的幾乎所有預(yù)言都與實(shí)驗(yàn)測量符合的很好,因此大部分研究者相信夸克理論是正確的。

        1997年,俄國物理學(xué)家戴阿科諾夫等人預(yù)測,存在一種由五個(gè)夸克組成的粒子,質(zhì)量比氫原子大50%。2001年,日本物理學(xué)家在SP環(huán)-8加速器上用伽馬射線轟擊一片塑料時(shí),發(fā)現(xiàn)了五夸克粒子存在的證據(jù)。隨后得到了美國托馬斯·杰裴遜國家加速器實(shí)驗(yàn)室和莫斯科理論和實(shí)驗(yàn)物理研究所的物理學(xué)家們的證實(shí)。這種五夸克粒子是由2個(gè)上夸克、2個(gè)下夸克和一個(gè)反奇異夸克組成的,它并不違背粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型。這是第一次發(fā)現(xiàn)多于3個(gè)夸克組成的粒子。研究人員認(rèn)為,這種粒子可能僅是“五夸克”粒子家族中第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的成員,還有可能存在由4個(gè)或6個(gè)夸克組成的粒子。

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