物理学中夸克的定义

夸克是物理学中的基本粒子之一。它们结合形成强子,如质子和中子,它们是原子核的组成部分。对夸克以及夸克之间通过强作用力相互作用的研究称为粒子物理学。...

夸克是物理学中的基本粒子之一。它们结合形成强子,如质子和中子,它们是原子核的组成部分。对夸克以及夸克之间通过强作用力相互作用的研究称为粒子物理学。

Artist rendering of protons on a black background.

夸克的反粒子是反夸克。夸克和反夸克是仅有的两种通过所有四种基本物理力相互作用的基本粒子:引力、电磁力以及强相互作用和弱相互作用。

夸克与禁闭

夸克表现出禁闭,这意味着夸克不是独立观察到的,而是总是与其他夸克结合观察到的。这使得确定性质(质量、自旋和宇称)无法直接测量;这些特征必须从它们组成的粒子中推断出来。

这些测量表明,夸克是非整数自旋(或+1/2或-1/2),因此夸克是费米子,遵循泡利不相容原理。

在夸克之间的强相互作用中,它们交换胶子,胶子是无质量的矢量规范玻色子,携带一对彩色和反彩色电荷。交换胶子时,夸克的颜色会改变。当夸克靠得很近时,这种颜色力最弱,而当它们分开时,颜色力变得更强。

夸克被色力如此强烈地束缚,以至于如果有足够的能量将它们分开,就会产生夸克-反夸克对,并与任何自由夸克结合产生强子。因此,自由夸克永远不会单独出现。

夸克的味道

夸克有六种味道:上夸克、下夸克、奇怪夸克、魅力夸克、底部夸克和顶部夸克。夸克的味道决定了它的性质。

电荷为+(2/3)e的夸克称为上行型夸克,电荷为-(1/3)e的夸克称为下行型夸克。

夸克有三代,基于弱正/负、弱同位旋对。第一代夸克是上下夸克,第二代夸克是奇异夸克,魅力夸克,第三代夸克是顶夸克和底夸克。

所有夸克都有重子数(B=1/3)和轻子数(L=0)。风味决定了某些其他独特的特性,如个别描述所述。

上夸克和下夸克组成质子和中子,可见于普通物质的原子核中。它们是最轻、最稳定的。较重的夸克在高能碰撞中产生,并迅速衰变为上下夸克。质子由两个上夸克和一个下夸克组成。中子由一个上夸克和两个下夸克组成。

第一代夸克

上夸克(符号u)

  • 弱同位旋:+1/2
  • 同位旋(Iz):+1/2
  • 费用(e的比例):+2/3
  • 质量(单位:MeV/c2):1.5至4.0

下夸克(符号d)

  • 弱同位旋:-1/2
  • 同位旋(Iz):-1/2
  • 费用(e的比例):-1/3
  • 质量(单位:MeV/c2):4到8

第二代夸克

魅力夸克(符号c)

  • 弱同位旋:+1/2
  • 魅力(C):1
  • 费用(e的比例):+2/3
  • 质量(单位:MeV/c2):1150至1350

奇异夸克(符号s)

  • 弱同位旋:-1/2
  • 陌生度:-1
  • 费用(e的比例):-1/3
  • 质量(单位:MeV/c2):80至130

第三代夸克

顶夸克(符号t)

  • 弱同位旋:+1/2
  • 顶部(T):1
  • 费用(e的比例):+2/3
  • 质量(单位:MeV/c2):170200至174800

底部夸克(符号b)

  • 弱同位旋:-1/2
  • 底部(B'):1
  • 费用(e的比例):-1/3
  • 质量(单位:MeV/c2):4100至4400

  • 发表于 2021-09-21 21:30
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  • 分类:科学

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张和民
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