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上夸克
鎖定
- 中文名
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上夸克
- 外文名
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up quark
- 應 用
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原子物理學
- 符 號
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u
- 提出時間
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1964年
- 含 義
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中子的組成部分
上夸克歷史
在
粒子物理學的發展初期(20世紀前半),
質子、
中子、
Π介子等等
強子都被視為基本粒子。可是,隨着更多新強子被發現,粒子園也跟着擴張,從1930年代與1940年代的幾種粒子擴張至1950年代的幾十種粒子。可是,物理學者並不清楚它們彼此之間的關係。1961年,
默裏·蓋爾曼與瑜法爾·尼曼分別獨立地提出一種稱為
八重道的分類系統,以數學術語來説,就是SU(3)味
對稱性。
這種分類系統將各種強子組織成
同位旋多重態,然而,它背後的物理理論並不明朗。1964年,蓋爾曼與
喬治·茨威格分別獨立地提出
夸克模型,其最初僅僅描述了上夸克、下夸克與
奇夸克的物理行為可是,雖然夸克模型解釋了八重道,並沒有任何實驗直接證實了夸克的存在。1968年,在斯坦福直線加速器中心,深度非彈性散射實驗揭露,質子擁有內在結構,質子是由三個更為基礎的粒子組成,從而夸克模型被公認為正確無誤。
最初,人們很不願接受這事實,他們比較喜歡理查·費曼的
部分子模型。隨着時間流易,夸克理論漸漸被人們接受。
[1]
上夸克研究背景
上夸克的存在最先於1964年提出,當時Gell-Mann及Zweig製成了
夸克模型。至1967年,透過SLAC
直線加速器進行的
深度非彈性散射實驗,首度為這種夸克的存在提供了證據。
[1]
上夸克組成結構
一箇中子由兩個下夸克和一個上夸克構成,根據
粒子物理學的
標準模型理論,上下夸克是構成
核子的基本元素,
質子擁有兩顆上夸克和一顆
下夸克,而
中子則有一顆上夸克和兩顆下夸克。上夸克(Up quark,簡稱u)是第一代
夸克分類的一種。它擁有+(2/3)e的電荷,也是最輕的夸克,淨質量介乎1.5到4 MeV之間。
[1]
上夸克理化性質
事實上,一顆
核子的質量是以夸克間的
膠子力主導,而非夸克本身的質量。上夸克的自旋為1/2;同位旋為1/2;同位旋分量為1/2;超荷+1/3;奇異數、粲數、底數和頂數皆是0。
[2]
上夸克質量
儘管上夸克極為常見,物理學者並不明確它的裸質量,其數值大概是在1.8與3.0MeV/
c²之間使用格點色動力學計算可以給出比較準確的數值:2.01±0.14MeV/
c²。
夸克的質量不能夠做實驗直接測量,因此是相當難決定的數量。在
介子或
重子裏,夸克的
有效質量會變得很大,這是源自於夸克與夸克之間的膠子場所造成的
結合能,注意到狹義相對論允許能量與質量之間的相互轉換。由於上夸克的裸質量很小,它不能被直接計算出來。
[2]
- 參考資料
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1.
Cho, Adrian. Mass of the Common Quark Finally Nailed Down. Science Magazine. April 2010.
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2.
Griffiths, David J., Introduction to Elementary Particles 2nd revised, WILEY-VCH, 2008, ISBN 978-3-527-40601-2