夸克

夸克，小学生:一群小学生的成员亚原子粒子相互作用的方式强大的力量并被认为是其中的基本成分的事．夸克通过强作用力相互结合质子而且中子这与后一种粒子以不同比例结合形成原子核的方式大致相同。有六种类型口味夸克的性质是不同的质量电荷特性。这六种夸克的味道可以分为三组:向上和向下，迷人和奇怪，顶部和底部。夸克似乎是真正的基本粒子;也就是说，它们没有明显的结构，不能分解成更小的东西。然而，此外，夸克似乎总是与其他夸克结合或与其他夸克一起出现反夸克,他们的反粒子，形成所有强子-所谓的强相互作用粒子包含这两个重子而且介子．

夸克“口味”

整个20世纪60年代，理论物理学家在试图解释实验中观察到的亚原子粒子数量不断增加的问题时，考虑了质子和中子是由更小的物质单位组成的可能性。1961年，两位物理学家，穆雷盖尔的美国而且以色列的Yuval Ne - leman提出了一种粒子分类方案8倍的方式，基于数学对称组SU(3)，它描述了强相互作用的粒子在构建块方面。1964年，盖尔曼引入了夸克的概念，作为该方案的物理基础詹姆斯·乔伊斯的小说《芬尼根守灵夜》．(美国物理学家乔治·茨威格独立提出了类似的理论一年盖尔-曼的模型提供了一个简单的图像，所有介子都由一个夸克和一个反夸克组成，所有重子都由三个夸克组成。它假设夸克存在三种类型，以独特的“味道”来区分。这三种夸克类型现在通常被命名为“上”(u)，“向下”(d)和“奇怪”(年代)．的小数电子电荷(即电荷小于电子的电荷，e)．的上夸克(负责²/_3.e),下夸克(电荷−¹/_3.e)组成质子和中子，因此是在普通物质中观察到的。奇异夸克(电荷−¹/_3.e的组成部分K介子以及其他各种寿命极短的亚原子粒子，这些粒子首次在宇宙射线但这在普通物质中不起作用。

夸克”颜色”

将夸克解释为实际的物理实体最初提出了两个主要问题。首先，夸克必须是半整数自旋(固有角动量)值为模型工作，但同时他们似乎违反了泡利不相容原理，它控制着所有粒子的行为(称为费米子)具有奇数半整数自旋。在许多重子由夸克组成的结构，有时两个甚至三个相同的夸克必须被放在同一个地方量子国家——不排除原则所禁止的安排。其次，夸克似乎不愿从它们组成的粒子中解脱出来。尽管束缚夸克的力量很强大，但它们似乎不太可能强大到足以承受来自加速器的高能粒子束的轰击。

的概念的引入解决了这些问题颜色，详见量子色动力学(量子色)。在这一强相互作用理论中，颜色与日常世界的颜色无关，而是代表了夸克的一种性质，而这种性质是强作用力的来源。颜色红色,绿色,蓝色被认为是夸克，以及夸克的反义词，antired,antigreen,反蓝，被归于反夸克。根据QCD理论，所有夸克的组合都必须包含这些假想颜色的混合物，这些颜色相互抵消，最终形成的粒子没有净颜色。例如，重子总是由一个红夸克、一个绿夸克和一个蓝夸克组成，因此从不违反不相容原理。颜色的性质在强力中起着作用类似的到…电荷在电磁力，正如电荷意味着交换一样光子在带电粒子之间，颜色也涉及到无质量粒子的交换，称为胶子在夸克。就像光子携带电磁力一样，胶子传递将夸克结合在一起的力。夸克在发射和吸收胶子时改变颜色，胶子的交换维持了适当的夸克颜色分布。

束缚力和“大质量”夸克

当夸克靠近时，胶子所携带的结合力往往很弱。在一个质子(或其他强子)，距离小于10⁻¹⁵米，夸克表现得好像它们几乎是自由的。这个条件叫做渐近自由．然而，当人们开始把夸克拉开时，就像试图把它们从质子中敲出来一样，这种力的作用就会变得更强。这是因为，正如QCD解释的那样，胶子在夸克之间移动时，有能力产生其他胶子。因此，如果夸克在被强震撞击后开始加速远离同伴加速胶子利用粒子能源它们是从夸克中提取的运动产生更多胶子。夸克之间交换胶子的数量越多，有效结合力就越强。提供额外的能量来提取夸克只会导致该能量转化为与第一夸克结合的新夸克和反夸克。这种现象是在高能粒子加速器中观察到的，它产生了与单个夸克相关的新粒子“射流”。

20世纪70年代发现了"魅力”(c)和”底”(b)夸克及其相关的反夸克，通过介子的产生，强烈地表明夸克是成对出现的。这投机促使人们努力寻找第六种夸克，称为"前”(t)味道．根据理论，顶夸克带着²/_3.e；它的伙伴，底夸克，带-电荷¹/_3.e．1995年，两个独立的科学家小组在费米国家加速器实验室报告说他们发现了顶夸克。他们的结果表明，顶夸克的质量为173.8±5.2gigaelectron伏(GeV;10⁹电动汽车)。(下一个最重的夸克在底部，质量约为4.2 GeV。)还没有解释为什么顶夸克比其他基本粒子大得多，但它的存在完成了这个问题标准模型,流行的自然界基本构件的理论方案。