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搜索界面
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众所周知,构成原子核的是粒子、质子和中子,它们都是非常非常微小的。但是,科学家们说这些亚原子粒子本身是由更小的粒子组成的,而那些粒子被称为“夸克(quarks)”。
理论物理学家解释道,最简单的说法就是夸克是物质的基本组成部分,是我们周围所有物质的基本组成部分。
就像电子和其他轻子一样,夸克似乎没有任何结构,但它看起来已经是不可再分割的了。
那么夸克到底有多么微小?似乎想要表达它们的估计大小都是令人难以置信的。物理学家做了个通俗的比较,夸克的半径大约比质子的半径小2000倍,而质子的半径又比一粒沙子的半径小了2.4万亿倍!
首次提出夸克的存在
在理论方面,夸克的存在最早是在1964年由加州理工学院的理论物理学家默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann)提出的,他是发展粒子物理学标准模型的关键人物之一。1969年诺贝尔物理学奖得主盖尔曼指出,要解释质子和中子的性质,必须由更小的粒子组成。与此同时,加州理工学院的另一位物理学家乔治·茨威格(Georg Zweig)也独立地提出了这个想法。
在实践方面,1967年至1973年在斯坦福线性加速中心进行的实验也证实了夸克的存在。
夸克还有一个奇怪之处在于,它们可以被观察到,但不能被孤立出来。科学家解释道,夸克就像电子一样,但两者之间有一个细微的区别。电子是基本的,有了电子,我们可以观察,也可以分离它们,你可以指向一个电子。而对于夸克,你却不能把它从原子核中拿出来放在桌子上检查。
相反,通过使用巨大的粒子加速,科学家们加速电子,并利用它们探测原子核的深度。如果它们深入到足够深的内部,电子就会从夸克上散射出去,这可以用非常精密的探测器来测量。科学家们重建了质子和中子组成的目标中的物质,这样你就能看到这些我们称之为夸克的微小对象。
夸克有六种类型
简而言之,夸克与它们形成的质子相比具有分数电荷。根据质量有六种类型的夸克,这些粒子也有一种叫做颜色的性质,这是一种描述强力如何将它们结合在一起的方式。颜色是由胶子携带的,胶子是一种将夸克捆绑在一起的强大力量的信使。(它们类似于光子)
堪萨斯大学的一个物理学家小组计划使用安装在大型强子对撞机上的一个设备来研究夸克和胶子之间的强相互作用。大型强子对撞机是位于法国和瑞士之间一条27公里长的隧道里的一个大型粒子加速。
物理学家表示,这个想法是要更好地了解质子和重离子结构,比如铅,并研究一种叫做饱和的新现象。当两个质子或两个离子以极高的能量碰撞时,我们对它们的子结构 — 夸克和胶子 — 非常敏感,我们可以探测到某些胶子密度变得非常大的区域。
物理学家解释道,就好像是在纽约的地铁高峰时段,地铁是完全拥挤的,在这种情况下,胶子的行为不是单一的身份,而是可以表现出集体行为。就像拥挤的地铁一样,如果有人摔倒了,每个人都会感觉到,因为人们贴得很近。在某种程度上,质子或重离子可以表现得像一个固体,像一个玻璃,称为彩色玻璃凝聚物。这也是我们希望在大型强子对撞机和美国未来的电子-离子对撞机上看到的。
如果能找到这种稠密胶子物质存在的证据,将可以回答夸克最大的未解问题之一。这将是物质的一种新状态。相对论重离子对撞机或大型强子对撞机已经出现了一些迹象,但一切都还不确定。这将是一个重要的发现,大型强子对撞机和电子-离子对撞机都是观察这一现象的理想设备。
科学家们还想知道是否有比夸克更小的东西。这让人不禁想要问,还有没有另一个层次?遗憾的是,我们现在还不知道答案。
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参考资料来源:百度百科-夸克
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