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被囚禁的夸克和胶子,夸克禁闭

来源:整理 时间:2022-04-11 10:34:10 编辑:华为40 手机版

夸克禁闭也称色禁闭。这种无法观测单独夸克的现象被称为“夸克禁闭”。不可能从核子中单个地分离出来,这种奇特性质被称为夸克禁闭或色禁闭。“夸克禁闭”描述的是一种物理现象,简单的说,就是指夸克不会单独存在。“夸克禁闭”描述的是一种物理现象,简单的说,就是指夸克不会单独存在。

突破夸克禁闭的后果是什么

突破夸克禁闭的后果是什么

夸克禁闭也称色禁闭。在量子色动力学中,夸克除了具有“味”的特性外,还具有三种“色”的特性,分别是红、绿和蓝。这里“色”并非指夸克真的具有颜色,而是借“色”这一词形象地比喻夸克本身的一种物理属性。量子色动力学认为,一般物质是没有“色”的,组成重子的三种夸克的“颜色”分别为红、绿和蓝,因此叠加在一起就成了无色的。

因此计入6种味和3种色的属性,共有18种夸克,另有它们对应的18种反夸克。夸克受到被称为色荷的强力的束缚,带色荷的夸克被限制与其他夸克在一起(两个或三个组成一个粒子),使得总色荷为零。不可能从核子中单个地分离出来,这种奇特性质被称为夸克禁闭或色禁闭。 它能将粒子结合为无色的状态。夸克很多人都听说过,但“夸克禁闭”这个概念听说过的人应该不多,这算是粒子物理学中的一个“谜题”吧。

“夸克禁闭”描述的是一种物理现象,简单的说,就是指夸克不会单独存在。我们都知道的是,这个物质的世界是由原子和分子组成的,原子核一般是由质子和中子组成的,而质子和中子是由夸克组成的。夸克是目前已知的最小的一种基本粒子,但科学家在物理实验的观测中,像质子与中子这些基本粒子是可以拿出来单独观测的,但夸克不同,我们现在所有的物理观察都无法观测到单独的夸克存在,只能发现由一对或几对夸克组成的粒子。

这种无法观测单独夸克的现象被称为“夸克禁闭”。“夸克禁闭”这种现象并不是因为夸克“尺寸”过于微小(小于10^-18米)而无法单独观测,而是存在一种无法打破的“循环”。在这里,我们要了解一点的就是,在微观层面,能量与质量的界限是比较模糊的,特别是夸克这种“级别”的,你把它看做是一小团能量也是可以的。对于质子或中子,它们之间结合是由核力,也就是在强相互作用力下结合到一起的,只要有足够的能量就可以把它们分开。

但这种“蛮力”对夸克则行不通,目前对于“夸克禁闭”的解释比较流行的是用弦理论,夸克之间是由强子连接的,而强子可以认为是一个极短的弦,夸克就是弦的两端,如果想让这个两个夸克分开,就需要很大的能量将这根弦“打断”,然而将两个夸克分开的能量足以在分开夸克的同时又形成新的一对夸克(能量转换为质量),这样一来,新的夸克和原来的夸克就又组成了两对禁闭的夸克。

捏碎一个夸克需要多大的力量?

捏碎一个夸克需要多大的力量

质子、中子等强子是由更加基本的夸克组成。由于夸克禁闭的原因,夸克不能单独存在或者直接被观测到,对夸克的认识大多是来自于对强子的观测,目前已经发现了6种夸克。夸克又是由什么组成的?打开夸克需要多少能量呢?回答这样的问题之前需要理解“基本粒子”这一概念。基本粒子是构成物质的基础,它是构成物质的最小单位。既然是最小单位,也就是说基本粒子不可以再进一步分割,这不同于很多中国人认同的物质无限可分思想。

如果夸克真的是最基本的粒子,夸克就不会被继续分割下去。弦理论认为宇宙中物质的基本单元不是电子、夸克、中微子、光子之类的粒子,而是尺度更小的线状的弦。用弦理论可以得到非常完美的画面,广义相对论、量子力学能够得到统一,几种相互作用能够统一在一起,弦理论比较接近科学家要寻找的终极理论。不过弦理论也存在着一些问题,弦理论的预言性不足,目前看也无法得到证伪,这使得弦理论不像是科学,很像是一个数学游戏。

要检验弦理论,需要建造非常强大的加速器,费米实验室的加速器以及欧洲大型强子对撞机寻找超对称粒子的努力都以失败告终,这使得更多的科学家加深了对超对称粒子或者弦理论的看空。像杨振宁,他反对建造大型加速器、认为高能物理盛宴已过的一个重要理由就是超对称粒子是猜想中的猜想,这就是他不认可弦理论的一个表现。若是用加速器去检验弦理论,地球上目前还造不出这样的加速器,加速器恐怕要达到星系那么大。

夸克禁闭是什么?为什么会使夸克不能单独存在?

夸克禁闭是什么为什么会使夸克不能单独存在

夸克很多人都听说过,但“夸克禁闭”这个概念听说过的人应该不多,这算是粒子物理学中的一个“谜题”吧。“夸克禁闭”描述的是一种物理现象,简单的说,就是指夸克不会单独存在。我们都知道的是,这个物质的世界是由原子和分子组成的,原子核一般是由质子和中子组成的,而质子和中子是由夸克组成的。夸克是目前已知的最小的一种基本粒子,但科学家在物理实验的观测中,像质子与中子这些基本粒子是可以拿出来单独观测的,但夸克不同,我们现在所有的物理观察都无法观测到单独的夸克存在,只能发现由一对或几对夸克组成的粒子。

既然有夸克禁闭,那科学家又是如何知道夸克组成中子质子的?

通过强子观测知道的。夸克(quark)在宇宙大爆炸后的10^-10秒形成,宇宙温度下降到100Gev(电子伏特)以下,大爆炸后的10^-6秒,温度下降到夸克不再有足够能量四处游走,而是两、三个组合到一起,成了强子。夸克是构成物质最基本粒子,它们互相组合成复合粒子——强子,强子里的质子和中子又组成了原子核。

什么是夸克禁闭?这是夸克的一种物理特性,这使得科学家不能直接观测到它或是将它单独分离出来。在强相互作用力下,带色荷的夸克不能和其它夸克组成粒子,因此由夸克组成的粒子(强子)没有色荷,而无法观测到它。又因为夸克间的强相互作用力,让夸克会随着距离的增大而增加,因此观察不到单独的夸克。人们对夸克的了解大多是通过对强子的观测。

文章TAG:夸克胶子禁闭囚禁

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