上夸克
在所有種類的夸克中,上夸克(Up quark)的質量最小,裸質量約為1.8– MeV/c2。上夸克是第一代 3.0夸克, 是自旋為1⁄2的費米子。帶有電荷+2⁄3 e。根據粒子物理學的標準模型理論,上夸克與下夸克是構成核子的基本粒子,質子擁有兩個上夸克和一個下夸克,而中子則有一個上夸克和兩個下夸克。上夸克參與所有四種基本相互作用:引力相互作用、電磁相互作用、弱相互作用與強相互作用。上夸克的反粒子為反上夸克。
组成 | 基本粒子 |
---|---|
系 | 費米子 |
代 | 第一代 |
基本相互作用 | 強作用力、弱作用力、 電磁力、重力 |
符号 | u |
反粒子 | 反上夸克(u) |
理论 | 默里·蓋爾曼(1964年) 喬治·茨威格(1964年) |
发现 | 史丹佛直線加速器中心(1968年) |
质量 | 1.5–3.3 MeV/c2
+0.7 −0.5 MeV/c2 2.3[1] |
衰变粒子 | 穩定 |
电荷 | +2⁄3 e |
色荷 | 有 |
自旋 | 1⁄2 |
弱同位旋 | LH: +1⁄2, RH: 0 |
弱超荷 | LH: +1⁄3, RH: +4⁄3 |
1964年,默里·蓋爾曼 及喬治·茨威格首先提出上夸克的存在,目的是在解釋強子的八重道分類系統。1967年,透過在史丹佛直線加速器進行的深度非彈性散射實驗,首度證實了上夸克存在。
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,隨著更多新強子被發現,粒子園也跟著擴張,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,默里·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,以數學術語來說,就是 SU(3) 味對稱性。[2][3]
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[4][5][6][7]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,在史丹佛直線加速器中心,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。[8][9][10]
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。[11][12][13]隨著時間流逝,夸克理論漸漸被人們接受。更多內容,請參閱11月革命。[14]
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 MeV/c2之間 3.0[1]使用格點色動力學計算可以給出比較準確的數值: ±0.14 MeV/c2。 2.01[15]
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。在介子或重子裡,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。[16]:135
參考文獻
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