
因此,有這些東西稱為夸克。 (我知道,我希望他們有一個更好的名字,但我不負責命名物理學的東西。)夸克是小的小粒子(我們會稍微少一點地小一點),這是物質的基本構建基礎。據我們所知,夸克本身不是由較小的東西製成的。隨著我們的學習更多,這可能會在將來發生變化,但現在已經足夠了。
有六種夸克,每種都有不同但同樣古怪的名稱:向上,下,上,底部,奇怪和魅力。儘管它的名稱,但六句話的最奇怪實際上是頂級夸克。 [關於夸克的7個奇怪事實這是給出的
讓我們深入挖掘。
顛倒世界
到目前為止,您會遇到的最常見的夸克是向上和向下的夸克。他們是將三胞胎捆綁在一起的人質子(兩個起伏和一個)和中子(兩個下降和一個向上)。為了形成質子的熟悉正電荷和中子的中性電荷,夸克需要分數電荷。我知道,這聽起來很奇怪,但這僅僅是因為我們想法質子和電子的電荷是基本的。原來,我們錯了。 Up Quark的費用為加三分之二,而Down Quark則坐在負三分之一。
夸克更令人困惑的是它們令人驚訝。 UP Quark僅是質子質量的0.2%,而其伴侶下降夸克僅約為質子質量的0.5%。那麼,這些有效的顆粒如何加起來質量質量呢?
答案是將夸克結合在一起的力量:強大的核力量。夸克之間的這種約束力非常強烈 - 輕鬆擊敗了同樣充滿電的夸克的天然電擊。從那以後能量與彌撒是同一回事(謝謝,愛因斯坦!),質子的質量確實是由於膠水,而不是夸克本身。
生活在頂部
並非所有的夸克都那麼大。但是在粒子物理學的世界中,Big是壞消息。龐大就像是在高高的瘦山的頂部。當然,景色很棒,但是微風的任何暗示都會使您跌入更穩定的位置。穩定意味著很小 - 如果您是一個巨大的粒子,卻是不穩定的,那麼您很快就會發現自己變成了小表親的淋浴。 [古怪物理:自然界中最酷的小顆粒這是給出的
這意味著生活只是上下夸克的桃紅色。它們是最小的;因此,儘管他們沒有美好的看法,但它們並沒有從存在的懸崖上掉下來的任何危險。在自然界中,很少能發現第二大夸克,即奇怪而魅力。它們是如此的巨大,以至於很難製造,並且一旦通過一些異國情調的過程製造,它們就會迅速腐爛到其他東西,只留下不僅僅是記憶。
一段時間以來,物理學家認為只有這四個夸克 - 向上,下來,奇怪而魅力。但是在1970年代初,他們開始懷疑,否則檢查了一些罕見的腐敗koon(同樣,我不負責命名事物。kaon是一個奇怪的夸克的二人組,是quark或下夸克)。為了解釋產生這些kaons的怪異衰變,理論家不得不猜測一對新夸克的存在,它們將其稱為頂部和底部。這些新的夸克比其他四個要重得多(否則我們現在會看到它們)。
一旦1977年,一旦Quark No. 5(底部)加入了已知和測量的粒子俱樂部,比賽就開始了第六和最後一場(頂部)。但是問題在於,沒有人知道它有多大,這意味著我們不知道在我們彈出一個粒子加速器之前,我們不得不使粒子加速器變得更加強大。每年,世界各地的團體都會升級他們的裝備,每年他們都短缺,將當時的眾多粒子的質量推向了上升。
直到1995年2月才費米拉布的研究人員終於可以要求發現頂級夸克質量比質子重近200倍。沒錯:雖然上下夸克幾乎沒有做任何使質子成為質子的工作,但頂部的夸克很容易輕鬆地猛擊整個原子。
輸入希格斯
頂部的夸克比上夸克大約重100萬億倍。那很好。但為什麼?為什麼夸克在群眾中具有如此巨大的範圍?
這是希格斯玻色子進來。希格斯玻色子與一個領域相關聯(希格斯字段,有點像電磁場),它滲透到整個時空,就像無形的膠水充滿了宇宙。其他基本顆粒,例如電子,中微子和夸克,必須在該領域中游泳才能從一個地方到處。基本顆粒不能忽略希格斯領域的事實是(通過各種和雜物數學)它們具有質量的原因。
啊,一個線索。如果希格斯以某種方式連接到質量的概念,而頂部的夸克是最重的夸克,那麼希格斯玻色子和頂級夸克必須是最好的朋友。
因此,多年來,頂級夸克成為了我們對希格斯的理解的一個門戶,希望進一步研究希格斯本身,我們可以對神秘的大量頂級夸克獲得一些觀點。
保羅·薩特(Paul M. Sutter)是一個天體物理學家俄亥俄州立大學,主持人問一個太空人和太空收音機,以及你在宇宙中的位置。
最初出版現場科學。