強子是亞原子粒子，所有受強相互作用影響的亞原子粒子都叫強子。強子，包括重子和介子。
根據現代粒子物理中的標準模型理論，強子由誇克、反誇克和膠子組成。膠子是量子色動力學中的基本粒子，它將誇克連接在壹起，強子就是這些連接的產物。
中文名:強子mbth:強子解釋:粒子物理和量子力學的概念類型:亞原子粒子分類、組成、層子模型、相關觀點、分類根據誇克的不同，強子還可以分為重子:重子由三個誇克或三個反誇克組成，自旋永遠是壹半，也就是費米子。它們包括我們熟悉的組成原子核的質子和中子，以及鮮為人知的超子(如δ、λ、σ、ξ和ω)，這些超子壹般比核子重，壽命非常短。介子:介子由壹個誇克和壹個反誇克組成，它們的自旋是整數，也就是說它們是玻色子。介子有很多種。介子是高空射線與地球空氣相互作用時產生的。其他稀有奇怪的強子。壹個類似重子的強子由三個以上的奇數誇克或反誇克組成。由壹個以上的誇克-反誇克對組成的類介子強子。完全由膠子組成的粒子。介子的自旋(粒子的固有角動量)有整數量子數(也叫玻色子)，重子的自旋量子數是半整數。質子(也是費米子)的自旋量子數是半整數1/2，它參與強相互作用。所以質子屬於強子的壹種。目前發現的所有強子都滿足蓋爾曼-西山麗關系，即:S=2(Q-I3)-B，S是奇數，Q是電荷，I3是同位旋，B是重子數。強子的組成是粒子物理學的基本問題之壹。在樸素誇克模型中，強子由(介子)和(重子)組成。但是這個簡單的結構正受到實驗的嚴重挑戰。越來越多的未分類強子態和介子的發現，其量子數是天真誇克模型所不能允許的，這暗示著天真誇克模型之外新強子的存在。膠球、多誇克態和雜化是三種可能的新強子結構，分別是膠子、多誇克和誇克膠子的束縛態。本文將研究這些新強子的性質。首先，介紹了本文采用的研究方法。因為我們采用QCD求和規則作為我們的主要理論框架，所以我們主要采用壹種半唯象的方法，即單瞬子近似，這種方法在瞬子物理的QCD求和規則框架中很容易使用。壹些新強子的性質研究。在考慮了直接瞬子效應後，我們在QCD求和規則的框架下研究了膠體球的質量。結果表明，考慮瞬子效應後，膠體球的質量大大降低。然後我們考慮瞬子效應在標量膠球衰變中的作用。我們發現，由於非微擾效應，在標量膠粒衰變過程中對稱性得到了很好的保持。我們還考慮了標量膠球的四誇克衰變寬度與兩誇克衰變寬度之比。與普通介子衰變相比，我們預言標量膠球衰變將有更大的多強子末態分支比。首先構造了兩個典型的分子四誇克態，利用考慮瞬時效應的修正QCD求和規則研究了它們的質量問題。我們發現我們的模型可以容納1.4GeV左右的兩種不同的四誇克介子。然後構造了具有雙誇克結構和分子結構的四種誇克態，並研究了它們的衰變模式。本文在現有的混合粒子質量求和規則中考慮了直接瞬子效應，研究了瞬子在其中的作用，並給出了膠體球的穩定質量預測。1964年，美國科學家蓋爾曼等人提出了誇克模型。他們認為所有的強子都是由幾個叫做誇克的更深的粒子組成的。西方人稱這些粒子為誇克，而中國人通常稱之為層子。顧名思義，層子是相對於電子、質子、中子等基本粒子而言的，屬於“下壹級粒子”。蓋爾曼等人認為誇克有“分數電荷”，它們被禁閉在強子中，沒有它們就不能自由運動。誇克是物質分裂的極限，因為誇克被限制在強子中，無法直接觀察到。然而，對自然的好奇引起了人們對誇克是否還有“內部結構”的強烈興趣。目前的證據表明，誇克和輕子可能是由壹些更基本的粒子組成的，誇克和輕子之間有很大的對稱性。按照目前的理論，誇克可以分為三代，每代有兩種(不包括反誇克)，分別是(u，d)，(s，c)和(t，b)。輕子有三代，每代有兩種。如此多的粒子表明，即使是誇克和輕子也不可能是物質分裂的“最小單位”。但從1964開始，人們就沒有“見過”誇克的真面目。在蓋爾曼提出的誇克理論中，他假設有三種誇克。他用這三種誇克和它們的反粒子來說明微觀粒子的模型，取得了巨大的成功。但是，由於物理學家還未能使誇克獨立於其他微觀粒子而存在，只能像犯了錯誤被禁閉的士兵壹樣被禁閉在微觀粒子中。因此，“誇克禁閉”成為當今粒子物理學的難題之壹，這也是對物質無限可分這壹哲學觀的嚴峻挑戰。近半個世紀以來，物理學家絞盡腦汁尋找自由誇克。每當建造新的高能加速器時，首要任務之壹就是試圖找到誇克。有物理學家把微觀粒子想象成壹個口袋，誇克永遠被包裹在這個口袋裏——在這個口袋的小範圍內，它可以自由飛行，但絕對不能離開這個口袋。就是這個神秘的口袋，似乎將誇克永遠與外界隔絕。有物理學家認為微觀是壹口半徑很小、深度很深的“井”，誇克過著這樣“坐井觀天”的生活。在“井”裏，它們相當自由，移動速度也不快，但就是跑不出去。人們必須提供巨大的能量才能把它從井底拉出來。但目前人們還沒有辦法產生這麽大的能量來“解放”誇克。由於無法直接找到自由誇克，壹些物理學家改變了策略，試圖間接尋找它。因為根據理論，誇克具有所謂的“分數電荷”，這讓物理學家看到了壹線希望。他們認為只要找到“分數電荷”的載體，就可能是誇克的體現。於是，物理學家在粒子加速器、隕石、月球、地下深井、海底等很多地方“織網”，到處尋找帶有“分數電荷”的粒子。目前探測誇克結構和輕子結構的實驗都在進行，但沒有進展。考慮到原子與原子核的線性差為65438+百萬倍，可以預言誇克結構最多只能在10-20米的尺度上顯示出來；但目前的實驗只能探測到10 -17米的線性，所以誇克是否有“內部結構”仍然是個謎。強子結構的層子模型完成於1965年9月至1966年6月。當時的研究背景是這樣的:電子、質子、中子發現後，人們普遍認為它們是物質的終極單位，稱之為“基本粒子”。隨著20世紀40年代和50年代介子和超子的發現，基本粒子家族迅速擴大，這些粒子大多是強相互作用粒子，簡稱強子。很難想象這麽多強子都是基本粒子。1955年，日本物理學家阪田提出了壹個結構模型:強子中只有質子、中子和超子是基本粒子，它們構成了其他所有強子。阪田模型存在壹系列困難，但強子有內部結構的想法是正確的。1964年，美國物理學家蓋爾曼對阪田模型進行了改造，提出了“誇克模型”。他認為強子由具有SU(3)對稱性的三個分量組成，他稱之為誇克。到1965，基本粒子表中的粒子數可與元素周期表中的元素數相比較，其中重子自旋可高達11/2，核子電磁形狀因子的實驗測量表明，以前被認為是基本粒子的核子具有壹定的大小和空間結構。這些事實說明了兩點。壹是“基本粒子”不是基本的，二是強子有內部結構。阪田模型和誇克模型都是關於強子結構的科學思想，需要進壹步發展為強子結構的科學理論。但當時發展強子結構理論比較困難，因為我們不知道強子中是否有新的力學規律在起作用，不知道強相互作用的具體形式和處理強相互作用的數學方法，所以只討論了強子分類、新粒子預言和結構模型中可以從對稱性得到的質量、自旋、電荷、磁矩等靜態性質。進壹步的發展必須超越對稱的範疇，引入動力學的因素。在當時已知的最高能量下，物理實驗結果表明，量子數、本征值和概率波的概念仍然成立，也就是說，在強子的小尺度範圍內，用波函數描述態，用算符描述物理量的基本概念和方法仍然成立。於是他提出引入強子內部結構的波函數來描述強子內部結構的狀態。至於確定波函數的力學定律和運動方程，後面會討論。壹些嚴格的物理要求，如相對論洛倫茲協變性和內部對稱性，極大地限制了波函數的可能形式。強子的組成和它所服從的對稱性是采取誇克模型還是阪田模型的其他變體，所以後來根據錢三強的建議，把強子的組成粒子叫做“層子”，意思是物質結構的許多層次之壹。在引入波函數描述運動強子時，他認為應該區分描述內部運動和全局運動這兩個概念。通過對已知實驗數據的分析，他提出強子內部的層子的運動速度遠小於光速，這是非相對論性的，盡管強子的整體運動可以是相對論性的。這樣就可以在強子的靜止坐標系中確定非相對論結構波函數，然後通過洛倫茲變換得到自由運動的強子的波函數。在討論強子變換過程時，朱紅元引入了初末強子結構波函數的重疊積分概念和具有特定對稱性的強子分量(層)之間的相互作用來計算躍遷矩陣元，從而統壹描述壹系列強子的變換過程。在這些概念和方法的基礎上，在錢三強的支持下，在朱紅元的帶領下，粒子理論研究組系統地研究了強子的力學、電磁學、幾何等靜態性質，以及強子的電磁衰變、弱衰變和強衰變的動態過程。在9個月的時間裏，他們發表了46篇科學論文，並得到了壹系列理論結果，其中許多結果與實驗結果壹致。其中有些當時沒有實驗數據，後來被實驗證實。還有壹些理論結果與實驗不符，需要通過後期實驗和理論工作的新進展來解決。“層子模型”是強子結構研究的壹個重要發展，是層子間動力學理論提出之前的壹個方向性的系統工作。該理論中提出的波函數和波函數在強子內部結構中的重疊積分的概念沿用至今。隨著層間強相互作用動力學理論的建立，它們被越來越仔細地確定。在1966北京亞太科學研討會上，巴基斯坦諾貝爾獎獲得者薩拉姆對這項工作給予了高度評價。不幸的是，朱紅遠和中國的粒子物理學家在理論上有了壹個良好的開端，並被隨後十年的大毀滅所打斷。相關觀點核子(強子)是誇克和膠子的束縛態，用量子色動力學QCD描述。由於QCD的基本特性(高能標度下的漸近自由，低能標度下的色限制和動力學手征對稱破缺)，核子(強子)結構和性質的QCD圖像是與標度相關的。在高能尺度下，用與探測強子結構的硬過程有關的QCD部分子模型來描述強子。用QCD部分求和規則得到強子的誇克和膠子結構信息。QCD微擾理論是壹個合適的理論。在低能級，必須發展QCD非微擾。雖然當時誇克模型取得了很多成功，但也遇到了壹些麻煩。比如重子的誇克結構理論，認為像ω-和δ++這樣的重子可以由三個相同的誇克組成，它們都處於基態，自旋方向相同。這種同壹能級有三個相同粒子的現象違反了泡利不相容原理。泡利不相容原理說兩個費米子不能處於同壹態。誇克的自旋是半整數，是費米子。當然不能違背泡利原理。但是物理學家有他們自己的方法。不是說三個誇克都壹樣嗎？然後我給它們壹個數字或者壹個“顏色”(紅黃藍)，三個誇克就不壹樣了，這樣就不再違反泡利原理了。的確，在1964中，格林伯格引入了誇克的這種自由度——“色”的概念。當然，這裏的“顏色”不是視覺感知的顏色，它是壹個新引入的自由度的代名詞，類似於電子的電荷，誇克有顏色電荷。這樣每個誇克就有了三種顏色，誇克的種類壹下子從原來的六種擴大到了18種。加上它們的反粒子，自然界共有36種誇克，它們與輕子(如電子、μ子、τ離子及其對應的中微子)、規範粒子(如光子、三種傳遞弱相互作用控制誇克和輕子衰變的中間玻色子、規範粒子)相聯系。誇克具有色自由度的理論得到了很多實驗的支持，並在20世紀70年代發展成為壹個重要的強相互作用理論——量子色動力學。1964年，美國物理學家默裏·蓋爾曼和G·茨威格獨立提出中子、質子等強子是由——誇克這種更基本的單位組成的。它們具有分數電荷，分數電荷是基本電荷的2/3倍或-1/3倍，它們的自旋是1/2。誇克這個詞取自詹姆斯·喬伊斯的小說《芬尼根的夜祭》，作者是蓋爾曼。這是“三個誇克的集合標記”。誇克在這本書裏有很多含義，其中壹個是海鳥的聲音。他認為這適合他最初的奇怪想法“基本粒子不是基本的，基本電荷不是整數”，他還指出這只是壹個笑話，是對自命不凡的科學語言的壹種抵抗。另外，可能是因為他對鳥類的熱愛。