誇克模型
1964年,美國科學家蓋爾曼(見右上圖)提出了關於強子結構的誇克模型。強子是粒子分類系統的壹個概念,質子、中子都屬於強子這壹類。“誇克”壹詞原指壹種德國奶酪或海鷗的叫聲。蓋爾曼當初提出這個模型時,並不企求能被物理學家承認,因而 它就用了這個幽默的詞。誇克也是壹種費米子,即有自旋1/2。因為質子、中子的自旋為1/2,那麽三個誇克,如果兩個自旋向上,壹個自旋向下,就可以組成自旋為1/2的質子、中子。j/ψ粒子由丁肇中等人於1974年發現,它實際上是由粲誇克和反粲誇克組成的誇克對。凡是由三個誇克組成的粒子稱為重子, 重子和介子統稱強子,因為它們都參與強相互作用,故有此名。原子核中質子間的電斥力十分強,可是原子核照樣能夠穩定存在,就是由於強相互作用力(核力)將核子們束縛住的。由誇克模型,誇克是帶分數電荷的,每個誇克帶+2/3e或-1/3e電荷(e為質子電荷單位)。現代粒子物理學認為,誇克***有6種,分別稱為上誇克、下誇克、奇誇克、粲誇克、頂誇克、底誇克,它們組成了所有的強子,如壹個質子由兩個上誇克和壹個下誇克組成,壹個中子由兩個下誇克和壹個上誇克組成,則上誇克帶 +2/3e電荷,下誇克帶-1/3e電荷。上、下誇克的質量略微不同。中子的質量比質子的質量略大壹點點,過去認為可能是由於中子、質子的帶電量不同造成的,現在看來,這應歸於下誇克質量比上誇克質量略大壹點點。
質子和中子的組成:壹個質子由兩個上誇克和壹個下誇克組成,壹個中子由兩個下誇克和壹個上誇克組成
雖然誇克模型當時取得了許多成功,但也遇到了壹些麻煩, 如重子的誇克結構理論認為,象ω-和δ++這樣的重子可以由三個相同誇克組成,且都處於基態,自旋方向相同,這種在同壹能級上存在有三個全同粒子的現象是違反泡利不相容原理的。泡利不 相容原理說的是兩個費米子是不能處於相同的狀態中的。誇克的自旋為半整數,是費米子,當然是不能違反泡利原理的。但物理學家自有辦法,妳不是說三個誇克全同嗎?那我給它們來個編號或著上“顏色”(紅、黃、藍),那三個誇克不就不全同了,從而不再違反泡利原理了。的確,在1964年,格林伯格引入了誇克的這壹種自由度——“顏色”的概念。當然這裏的“顏色”並不是視覺感受到的顏色,它是壹種新引入的自由度的代名詞,與電子帶電荷相類似,誇克帶顏色荷。這樣壹來,每味誇克就有三種顏色,誇克的種類壹下子由原來的6 種擴展到18種,再加上它們的反粒子,那麽自然界壹***有36種誇克,它們和輕子(如電子、μ子、τ子及其相應的中微子)、規範粒子(如光子、三個傳遞控制誇克輕子衰變的弱相互作用的中間玻色子、八個傳遞強(色)相互作用的膠子)壹起組成了大千世界。誇克具有顏色自由度的 理論得到了不少實驗的支持,在70年代發展成為強相互作用的重要理論——量子色動力學。
2005年,發現誇克;2006年6月底第六界天文學大會通過《勾股模型》證實誇克的存在,此模型由中國閃爍軟件公司——“耗散的空虛”領導的專利開發小組發現並建立。
其中質子由至少2種5粒誇克組成:其中組合為
同子(12倍電子體)12 * 12 * 12 = 1728 壹粒,
來子(3倍電子體)3 * 3 * 3 = 27 四粒,
這樣1836 = 1728 + 27 * 4 。
其中中子由至少5種11粒誇克組成:其中組合為質子加上
電子(1倍電子體)1 * 1 * 1 = 1 兩粒,
寧子(0.5倍電子體)0.5 * 0.5 * 0.5 = 0.125 四粒,
光子(0.3倍電子體)0.3 * 0.3 * 0.3 = 0.027 壹粒,
……
這樣1838.53 = 1728 + 27 * 4 + 1 * 2 + 0.125 * 4 + 0.027 * 1 + ……。
其中“u子”由最多3種61粒誇克組成:其中組合為
“來子”(3倍電子體)3 * 3 * 3 = 27 七粒,
“電子”(1倍電子體)1 * 1 * 1 = 1 十二粒,
“寧子”(0.5倍電子體)0.5 * 0.5 * 0.5 = 0.125 四十八粒,
這樣207 = 27 * 7 + 1 * 12 + 0.125 * 48 。如圖所示:
……
所有這些基本粒子,包括輕子、介子和重子中的核子
都被分成為勾股主族的誇克(三維空間的球形最簡體)
其中部分超子不屬於勾股主族的誇克組成。
比如上文的ω-和δ++由(4倍電子體)——未命名粒子組成,
質量4 * 4 * 4 = 64