夸克模型
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夸克模型分別由默里·蓋爾曼與喬治·茨威格於1964年獨立地提出，夸克一詞原指一種德國奶酪或海鷗的叫聲。默里·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。夸克模型是關於基本粒子或強子是由更基本的單元夸克所組成的設想。美國物理學家M. 蓋爾曼認為強子由夸克組成。夸克有3種: 上夸克(u)、下夸克(d)、奇夸克( s)。3種夸克都有與之相對應的反夸克u、d、s。它們都有可觀測的量子數: 夸克u、d、s的自旋數都是1/2,重子數都是1/3,電荷數分別為2/3、-1/3、-1/3,奇導數分別為0、0、1;反夸克u、d、s的自旋數與夸克相同,電荷數、重子數、奇異數則與夸克的符號相反。
目錄
簡介
1928年，狄拉克將相對論引入量子力學，他建立的狄拉克方程預言:存在與電子具有嚴格相同的質量，但是電荷符號相反的正電子。對於物質結構的探索是科學的重要任務，自從有人類出現，這種探索從來沒有停止過。在19世紀，人們逐漸弄清楚物質是由分子原子構成的。1932年查德威克發現了中子，人們認識到原子核應由質子和中子構成。人們對物質結構的研究就如剝筍一樣層層盤剝下去，每一個層次的發現，都是對物質結構認識的深化。質子和中子不是點粒子，它們都具有內部結構。在20世紀30年代，理論物理學家認為作為核子的質子和中子是基該粒子，應該象點粒子，根據狄拉克的相對論性波動方程，質子的磁矩是一個單位核磁子，中子由於不帶電，因而磁矩是零。但出乎意料的是，實驗家斯特恩測得的質子磁矩卻為5。6個單位核磁子，中子磁矩也不是零，而是-3。82個單位核磁子，與點粒子理論相悖。這些都清楚地說明質子、中子並不是我們想象的那樣簡單，它們可能是具有內部結構的。
評價
夸克也是一種費米子，即有自旋1/2。因為質子、中子的自旋為1/2，那麼三個夸克，如果兩個自旋向上，一個自旋向下，就可以組成自旋為1/2的質子、中子。J/ψ粒子實際上是由粲夸克和反粲夸克組成的夸克對。凡是由三個夸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。由夸克模型，夸克是帶分數電荷的，每個夸克帶+2/3e或-1/3e電荷(e為質子電荷單位)。現代粒子物理學認為，夸克共有6種，分別稱為上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、頂夸克、底夸克，它們組成了所有的強子，如一個質子由兩個上夸克和一個下夸克組成，一個中子由兩個下夸克和一個上夸克組成，則上夸克帶 +2/3e電荷，下夸克帶-1/3e電荷。上、下夸克的質量略微不同。中子的質量比質子的質量略大一點點，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，這應歸於下夸克質量比上夸克質量略大一點點。[1]