理论简介

夸克简介

什么叫 夸克？

大家都听说过原子弹吧？比原子小的有质子中子，比质子、中子小的有光子、电子，比光子电子都小的叫 夸克。

理论提出

20世纪60年代，美国物理学家 默里·盖尔曼和G.茨威格各自独立提出了中子、质子这一类 强子是由更基本的单元—— 夸克(quark)组成的，很多中国物理学家称其为“层子”。它们具有分数电荷，是电子电量的2/3或-1/3倍，自旋为1/2. 夸克一词是 盖尔曼取自J·乔埃斯的小说《芬尼根彻夜祭》的词句“为马克检阅者王，三声 夸克”． 夸克在该书中具有多种含义，其中之一是一种海鸟的叫声．他认为：这适合他最初认为“基本粒子不基本、基本电荷非整数”的奇特想法，同时他也指出这只是一个笑话，这是对矫饰的科学语言的反抗．另外，也可能是他喜欢鸟类的原因．

理论解释

最初解释强子相互作用粒子的理论需要三种 夸克，叫做 夸克的三种味，它们分别是 上夸克(up,u)、 下夸克(down,d)和 奇异夸克(strange,s)。1974年发现了J/ψ粒子，要求引入第四种夸克： 粲夸克(魅夸克)(charm,c)。1977年发现了Υ粒子，要求引入第五种夸克： 底夸克(bottom,b)。1994年发现第六种夸克： 顶夸克(top,t)，人们相信这是最后一种 夸克。 夸克理论认为，所有的 重子都是由三个夸克组成的，反重子则是由三个相应的反夸克组成的。比如质子(uud)，中子(udd)。 夸克理论还预言了存在一种由三个奇异夸克组成的粒子(sss)，这种粒子于1964年在氢气泡室中观测到，叫做负ω粒子。

分类

夸克按其特性分为三代，如下表所示：

符号 中文名称 英文名称 电荷(e) 质量(GeV/c^2)

u 上夸克 up +2/3 0.004

d 下夸克 down -1/3 0.008

c 粲(魅)夸克 charm +2/3 1.5

s 奇夸克 strange -1/3 0.15

t 顶夸克 top +2/3 176

b 底夸克 bottom -1/3 4.7

在量子色动力学中，夸克除了具有“味”的特性外，还具有三种“色”的特性，分别是 红、 绿和 蓝。这里“色”并非指夸克真的具有颜色，而是借“色”这一词形象地比喻夸克本身的一种物理属性。量子色 动力学认为，一般物质是没有“色”的，组成重子的三种夸克的“颜色”分别为红、绿和蓝，因此叠加在一起就成了无色的。因此计入6种味和3种色的属性，共有18种夸克，另有它们对应的18种反夸克。

夸克理论还认为， 介子是由同色的一个夸克和一个反夸克组成的束缚态。例如，日本物理学家汤川秀树预言的[[π+介子]]是由一个上夸克和一个反下夸克组成的，π-介子则是由一个反上夸克和一个下夸克组成的，它们都是无色的。