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| 理论世界 |
夸克模型 |
| 自１８９７年发现第一个基本粒子——电子起，到２０世纪啊０年代发现了质子、中子等以后，人们曾认为，已经找到物质的不可能再分割的基元了。可是进入２０世纪６０年代，随着现代大型粒子加速器的建成，各种探测和分析仪器的出现，自动处理数据的大型电子计算机的使用，人们发现了大量的新粒子。尤其是发现了一系列寿命极短的共振态粒子。到１９６４年，人们发现的基本粒子数已达到了１００余种。 随着粒子数目的增加，人们不禁提出这个问题：基本粒子世界究竟有多少成员，科学家们对此做了深入研究，按照每个基本粒子的质量差异，把它们分为三大类：光子类、轻子类和强子类。 在对众多基本粒子的分类研究中，由于强子类基本数目最多，质量最大，因而取材料较为容易，观测较为方便，所以人们对强子类基本粒子研究最多，认识最深。 “夸克模型”就是在对台子的研究中，由美国物理学家盖尔曼首先提出来的。 盖尔曼在１９６４年想到各种不同的基本粒子会不会是由很少几种更为简单的、更基本粒子结合而成的。如果真是这样，就会把我们对宇宙的看法大为简化。在他看来，只要假定存在着三种不同的，具有特定性质的更基本粒子就可以按不同的方式把它们组合起来，得出已知的所有各种基本粒子。 盖尔曼想用三个假设的更基本粒子组合成一个已知原粒子，这使他考虑起自己的名声，为了不至于错下结论落人笑话，他在表述自己的观点时，采用了美国作家乔伊斯在《芬尼根斯·韦克》一书中，为耍弄文字游戏而写的一句话；“三个夸克才顶得上一个马克。”因此，他就把这些假设中的更基本粒子半开玩笑地命名为“夸克”，只是在一封信中说：“现在的所有强子，都可以用这三种夸克像搭积木一样拼凑起来。”从而提出了基本粒子结构的“夸克模型”。 “夸克模型”认为，强子都是由玩基本的粒子夸克组成的，夸克有三种，每种都有它的反夸克。为了数学处理上的方便，“夸克模型”认为三个夸克分别带有分数单位电荷。据此，“夸克模型，、”较好地解释了强子的规律性及其构成。１９６９年，在美国斯坦福实验室的一台直线加速器上，物理学家们用一群电子轰击质子、中子一类的强子，希望看到这个微小世界中的名堂，结果证实了盖尔曼预言的夸克。由于“夸克模型”的成功，盖尔曼获得了１９６９年诺贝尔物理学奖。 今天，人们发现的基本粒子已达３００余种，“夸克模型”中的夸克也由３种发展到了６种它们的名字是上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、顶夸克和底夸克，而且每种夸克还有３种颜色。令人遗憾的是自从“夸克模型”问世后，捕捉夸克的兴趣虽然使不少人为之日夜操劳，奋斗不息，但迄今为止还没有一个夸克被直接从强子内部捕获到。 是夸克不存在吗？物理学家们没有做出如此回答，他们说，夸克比单个质子的质量还大得多，因此，形成质子时要付出很大的结合能。夸克之间靠一种“粘胶”物质使其强烈地相互束缚在一起，当它们越是“想"跑出质子时，受到的牵制力就越大；越是不“想”跑时，受到的牵制力就越小；一点也不“想”跑出时，则“享”有更多的自由，夸克似乎终身被“幽禁”在质子内部。由于当前人们还不能有足够高的能量把重子打碎，所以无法把“幽禁”中的夸克“解放”出来。即使是“解放”出来了，也会由于它在极短的瞬间又会与别的夸克结合在一起，而难以探测出来。因此，夸克和胶子之谜，还没有最后揭开。 在探索微观世界的征途上，人们虽然已经取得了辉煌的成果，但还只不过是初步探讨了强子的结构和可分问题而已，连所谓基本粒子中的轻子和光子两类粒子的结构问题，都还没有顾得上去研究，像宏观世界不可穷尽一样，微观世界也是不可穷尽的。 |