夸克

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简介

在物理学方面，任何粒子都是三个不同单元的组合，例如电子、质子和中子。多个夸克的组合称为强子，它也是质子和中子的组合。这两个粒子被称为原子核的组成部分。简单来说，夸克指的是数据的最简单形式，它是构成围绕夸克的总物质的基本粒子。夸克代表 q

什么是夸克？

图 1：夸克

夸克可以定义为存在于粒子内部的最基本的精神部分。因此，夸克不被认为是像质子或电子这样的粒子内部的独立存在。乔治·茨威格和默里·盖尔曼在 1964 年提出了这一理论。质子指的是一个稳定的强子，它包含一个下夸克和两个上夸克。

此外，中子包含一个下夸克，标准理论概念的过程对于解释其他不同基本物体的存在以及不同未观测物体的存在非常有帮助。反夸克指的是夸克的反粒子，在寿命和自旋方面与夸克相似（Brod、Gorbahn 和 Stamou，2020）。因此，实际的区别在于夸克的电荷。

不同类型的夸克

有六种不同类型的夸克可以被分类，所有类别的夸克都适用于不同的目的，以及不同的符号、范围和电子电荷。

• 上夸克 - 它指的是所有夸克中最轻的，由于质量最低而具有最大的稳定性。U 表示此夸克的符号。这种类型夸克的质量范围在 $\mathrm{1.7\:-3.1\:MeV\:/\:c^2}$ 之间（Bombaci 等人，2021）。这种类型夸克的电荷为 $\mathrm{-1/3\:e}$

• 下夸克 - 这种类型的夸克在重量方面仅次于上夸克，并且也具有更高的稳定性。D 表示此夸克的符号。这种类型夸克的质量范围在 $\mathrm{4.1 - 5.7 \: MeV\:/\:c^2}$ 之间。这种类型夸克的电荷为 $\mathrm{-1/3\:e}$。

• 奇夸克 - 它被认为是所有类型夸克中第三轻的。S 表示此夸克的符号。这种类型夸克的电荷为 $\mathrm{+2/3\:e}$。

• 粲夸克 - 被称为 J/Psi 粒子的介子是这种类型夸克的完美示例。C（Dong & Greco，2019）表示此夸克的符号。这种类型夸克的电荷为 $\mathrm{+2/3\:e}$。

• 顶夸克 - T 表示此夸克的符号。这种类型夸克的质量范围在 $\mathrm{172.9\:+1.5\:GeV\:/c^2}$ 之间。这种类型夸克的电荷为 $\mathrm{+2/3\:e}$。

• 底夸克 - B 表示此夸克的符号。这种类型夸克的质量范围为 $\mathrm{4.1\:GeV\:/c^2}$。这种类型夸克的电荷为 $\mathrm{-1/3\:e}$。

夸克的不同粒子

图 2：夸克的组成

夸克的构建物质块主要由两种不同类型的基本物体夸克和轻子组成。

这两种类型的组件也有六种不同的分类，因此总共有 12 种组合包含在夸克的制作中。SLAC 国家加速器实验室发现了粒子的夸克。该粒子的重子数为 $\mathrm{\frac{1}{2}}$，自旋速率为 $\mathrm{\frac{1}{3}}$。

它通常与万有引力和电磁力相互作用。夸克可以是弱的或强的，电荷从 $\mathrm{\frac{1}{3}\:e}$ 到 $\mathrm{+\frac{2}{3}\:e}$ 不等。

夸克的性质

图 3：夸克的性质

在夸克的组成中，电荷不是整数。顶夸克的电荷相当于 $\mathrm{2/3\:e}$，指的是正分数变化，而其他不同夸克的电荷相当于 $\mathrm{1/3\:e}$，指的是负分数变化（Albrecht 等人，2021）。

夸克是尺寸非常小的粒子，无法测量它们以及检测它们的实际尺寸。据认为，夸克尺寸的范围可以定义为 $\mathrm{10^{-19}}$ 米。

结论

夸克的质量范围完全取决于构成胶子的相邻流体的质量。上夸克的重量约为 $\mathrm{2\:to\:8\:MeV/C^2\:}$，而顶夸克的重量约为 $\mathrm{170}$ 到 $\mathrm{180 \times 10^3}$。质量单位以 $\mathrm{MeV/C^2}$ 为单位测量，$\mathrm{Mev}$ 指的是夸克中存在的兆电子伏特，而 V 代表粒子的速度。根据量子色动力学，在夸克方面通常可以看到三种不同的颜色，即红色、蓝色和绿色。反夸克也具有相同的颜色组合，如反红、反蓝和反绿。胶子也有两种不同的颜色，红色和蓝色。夸克的自旋速率为 $\mathrm{\frac{1}{2}}$，它对质子的自旋的贡献不超过 30%。

常见问题

Q1. 哪些夸克是稳定的，哪些是不稳定的？

在六种不同类型的夸克中，只有两种类型的夸克是稳定的，它们是上夸克和下夸克，而其余类别的夸克是不稳定的。这些不稳定的夸克取决于相互作用力，因为它们非常容易保持太长时间。

Q2. 质子内部还有哪些其他类型的粒子？

在质子旁边包含强子和重子。除此之外，质子还包含介子和胶子。

Q3. 夸克的三对是什么？

夸克对是上夸克和下夸克，粲夸克和奇夸克。顶夸克和底夸克也是一对夸克。

Q4. 夸克的组成部分是什么？

夸克的组成部分是电荷、质量范围、尺寸和颜色变化因素。自旋速率以及弱相互作用也是夸克的组成部分。