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誇克的發現及其組成

20世紀60年代,美國物理學家默裏·蓋爾曼和G.茨威格各自提出了中子、質子這壹類強子是由更基本的單元——誇克(quark)組成的! 它們具有分數電荷,是電子電量的2/3或-1/3倍,自旋為1/2。最初解釋強相互作用粒子的理論需要三種誇克,叫做誇克的三種味(flavor),它們分別是上誇克(up

u)、下誇克(down

d)和奇異誇克(strange

s)。1974年發現了J/ψ粒子,要求引入第四種誇克粲誇克(魅誇克)(charm

c)。1977年發現了Υ粒子,要求引入第五種誇克底誇克(美誇克)(bottom/beauty

b)。1994年發現第六種誇克頂誇克(top

t),人們相信這是最後壹種誇克。 誇克理論認為,所有的重子都是由三個誇克組成的,比如質子(uud),中子(udd);反重子則是由三個相應的反誇克組成的。誇克理論還預言了存在壹種由三個奇異誇克組成的粒子(sss),這種粒子於1964年在氫氣泡室中觀測到,叫做負ω粒子。頂、底、奇、魅誇克由於質量太大,很短的時間內就會衰變成上誇克或下誇克。 質 子 由 兩 個 上 誇 克 和 壹 個 下 誇 克 組 克 , 上 誇 克 的 電 荷 量 為 +2/3 , 下 誇 克 的 電 荷 量 為 -1/3 , 所 以 質 子 的 電 荷 量 為 : 2/3+2/3-1/3 = +1 中 子 則 包 括 壹 個 上 誇 克 和 兩 個 下 誇 克 , 所 以 電 荷 量 為 : 2/3-1/3-1/3 = 0 已 發 現 的 粒 子 種 類 繁 多 , 雜 亂 非 常 , 誇 克 理 論 的 提 出 , 大 大 減 少 了 基 本 粒 子 的 數 量 , 讓 物 理 世 界 變 得 更 簡 潔 、 更 美 。 現 代 粒 子 物 理 學 家 相 信 , 「 上 帝 」 只 用 了 六 種 誇 克 和 少 量 輕 子 , 便 構 築 成 我 們 宏 觀 所 見 的 壹 切 物 質 ! 誇 克 間 的 吸 引 力 是 很 奇 怪 的 , 距 離 愈 遠 , 吸 力 反 而 變 大 , 這 也 是 科 學 家 到 現 在 亦 無 法 分 離 出 獨 立 誇 克 的 原 因 。 妳 可 以 幻 想 誇 克 之 間 好 像 有 繩 子 連 著 , 當 誇 克 互 相 貼 近 時 , 繩 子 會 松 兮 兮 的 , 誇 克 們 可 以 自 由 移 動 , 當 妳 嘗 試 把 誇 克 分 開 , 繩 子 便 突 然 繃 緊 , 不 讓 誇 克 分 開 。 就 算 妳 有 足 夠 的 力 量 把 繩 子 扯 斷 , 妳 也 不 會 得 到 獨 立 的 誇 克 , 原 因 是 當 妳 把 繩 子 繃 緊 , 能 量 便 會 儲 藏 在 繩 子 內 , 直 至 能 量 足 以 平 空 產 生 兩 個 誇 克 , 結 果 , 雖 然 妳 能 把 繩 子 拉 斷 , 妳 得 到 的 也 不 過 是 四 顆 誇 克 , 而 不 是 兩 顆 獨 立 的 誇 克 。 對 誇 克 有 興 趣 的 讀 者 , 可 參 看 安 東 尼 ? 熱 博 士 (Dr. Anthony Zee) 所 著 的 "Fearful Symmetry" ( 中 譯 「 可 怕 的 對 稱 」 ) , 這 是 壹 本 為 壹 般 讀 者 而 寫 的 科 普 讀 物 , 前 半 部 ( 直 至 廣 義 相 對 論 ) 非 常 精 彩 易 懂 , 但 後 半 部 ( 包 括 誇 克 、 統 壹 埸 論 ) 部 份 , 若 沒 有 群 論 (group theory) 和 基 本 物 理 知 識 , 可 能 會 較 為 艱 澀 , 但 這 書 能 讓 讀 者 對 誇 克 理 論 有 壹 個 更 深 入 的 理 解 。 最 後 , 誇 克 (quark) 這 個 名 稱 來 自 作 家 詹 姆 斯 ? 喬 伊 斯 (James Joyce) 的 小 說 《 菲 尼 根 斯 ? 威 克 》 (Finneg Wake) , 當 中 的 十 三 行 詩 寫 到 : 「Three quarks for Muster Mark.」 "quark" 原 指 烏 鴉 的 呱 呱 叫 聲 , 怎 知 蓋 爾 曼 覺 得 三 聲 鴉 叫 (quarks) 的 暗 喻 非 常 好 ("The allusion to three quarks seems perfect" , 暗 合 當 時 所 知 的 三 種 誇 克 ) , 便 用 這 字 為 新 發 現 的 亞 粒 子 命 名 。 2008-06-11 20:56:25 補充: 玻 色 子 是 負 責 傳 遞 力 的 粒 子 , 它 們 就 像 媒 人 般 在 粒 子 間 遊 走 , 讓 兩 顆 粒 子 互 相 吸 引 或 排 斥 。 例 子 電 磁 力 的 傳 遞 粒 子 是 光 子 , 強 作 用 力 的 媒 人 是 膠 子 , 弱 作 用 力 則 由 W 及 Z 玻 色 子 穿 針 引 線 。 2008-06-11 20:57:37 補充: 由 於 科 學 家 不 能 分 離 出 獨 立 的 誇 克 , 所以誇 克 質 量 只 是 壹 個 約 數 。

參考: 太 空 館

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