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求真百科

简介

下夸克,(down quark)是一种基本粒子符號:d,在所有的夸克中,下夸克是质量第二小的夸克,只比上夸克的质量大。组成原子核的中子与质子都是由下夸克与上夸克共同形成。和所有夸克一样,下夸克是一种费米子,自旋为12,且可以感受到所有四种基础作用:引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用与弱相互作用。下夸克的反粒子是反下夸克。下夸克带有负电荷,反下夸克带有正电荷[1]

历史

在粒子物理学初期(二十世纪前半期),质子、中子、π介子等等强子类粒子都被认为是基本粒子。然而随着更多强子被发现,粒子园从1930年代早期与1940年代的几个粒子增加到1950年代的几十个粒子。物理学者起初并不清楚它们彼此之间的关系,直到1961年,由于默里·盖尔曼与尤瓦尔·内埃曼各自独立地提出一种强子分类方案,称为“八重道”,利用SU(3)味对称性,这问题才获得解决。

八重道将强子组织为不同的同位旋多重态,然而,物理学者仍不清楚这分类方案背后的物理原理。1964年,盖尔曼与乔治·茨威格各自独立的提出夸克模型,在那时只涉及到上夸克、下夸克与奇夸克。尽管夸克模型能够合理地解释八重道,但在那时并没有任何实验证据。1968年,物理学者在斯坦福直线加速器中心所做的实验观测,终于证实了下夸克的存在。深度非弹性碰撞实验揭示了质子具有次结构:它是由三个更基础的粒子组成,因此证实了夸克模型。

刚开始,人们并不情愿把这三个基础粒子辨识为夸克,而是青睐理查·费曼的部分子模型。随着时间演进,夸克模型渐渐被广泛接受(更多细节,请参阅条目J/ψ介子)。

质量

虽然下夸克很常见,但下夸克的裸质量尚未被准确测定,应该是在4.5与5.3Mev/c²之间。格点QCD方法所预测的数值更为精确:4.79±0.16Mev/c²。

在介子(由一个夸克与一个反夸克组成的粒子)或重子(由三个夸克组成的粒子)里,夸克的有效质量会变得比较大,这都归因于夸克与夸克之间的胶子场所产生的结合能。例如,在质子里,下夸克的有效质量约为330Mev/c²。由于下夸克的裸质量很小,它不能直接地被计算出来,因为必须将相对论效应纳入考量。胶子场所媒介的强作用力之作用下,夸克的移动速度约为光速的99.995%,相应的洛伦兹因子约为100,所以,所有夸克的静质量总和仅为质子或中子质量的1%。


视频

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参考文献

  1. [E. D. Bloom; Coward, D.; Destaebler, H.; Drees, J.; Miller, G.; Mo, L.; Taylor, R.; Breidenbach, M.; 等. High-Energy Inelastic e–p Scattering at 6° and 10°. Physical Review Letters. 1969, 23 (16): 930–934. Bibcode:1969PhRvL..23..930B. doi:10.1103/PhysRevLett.23.930.]