奇妙的夸克(Quark)

2021-07-02 14:24:49 字數 1183 閱讀 5192

大約在

1974

年的秋天,我在一次中科院數學所的討論班上聽到中科院張錦文教授(已故)說起「夸克」的發現。

1969

年,美國物理學家蓋爾曼(

murray gell-mann

,1929-

)因為1964

年創立「夸克」(

quark

)學說榮獲

1969

年度諾貝爾物理學大獎。夸克是什麼?

遠古時代,人們相信物質是由原子(

atom

)組成的,認為原子是組成物質的最小顆粒。直到

1910

年,人們發現了原子核的存在,隨後,在

1914

、1932

年,物理學家相繼在原子核裡面發現質子、中子的存在。人類的認識水平,從奈米級(單位

nm)深入到費公尺級(單位

fm,百萬分之一奈米)的層次。但是,質子、中子是由什麼更小的顆粒組成的?質子與中子還能不能再繼續「分割」下去?

1964

年,年僅

35歲的「小毛頭」蓋爾曼提出一種科學猜想(假說):質子與中子是由更加微小的基本粒子構成的,並且給出了基本粒子的「夸克模型」,預言了夸克的物理性質。後來,物理學家在實驗中找到了一種新型粒子具有夸克粒子的性質,證實了蓋爾曼的猜想。為此,蓋爾曼成了諾貝爾物理獎的得主。

實際上,「夸克學說」很複雜,有許多種類夸克,比如:上夸克(符號

u)與下夸克(符號

d)。上夸克具有

2/3正電荷,下夸克具有

1/3負電荷。這是非常奇特的事情,電荷還有分數值,顯得怪怪的。蓋爾曼由此斷定:質子是由三個夸克組成,兩個上夸克與乙個下夸克,質子的電荷正好是乙個正電荷;而中子是由乙個上夸克與兩個下夸克組成,中子的電荷正好是中性,沒有電荷。夸克具有分數值電荷的構想只有「小毛頭」才能想得出來!

構成質子與中子的三個夸克之間存在強相互作用力,將它們緊緊地凝聚成為一體,成為不可分的質子與中子。當原子核非常接近時,原子核內部的質子與中子裡面的強相互作用力的影響範圍進一步擴大,使得非常接近的兩個原子核產生相互吸引力(所謂「核力」,也叫「殘餘強相互作用力」),造成核聚變現象。蓋爾曼的夸克學說,把核力的**也說清楚了,奠定了核聚變物理的理論基礎。

說明:昨日上午,我隨同家人去部裡老幹局辦事,讓我在路口

麥當勞等她。我在喝咖啡時,閉上眼睛,進入了科普夢鄉,想

起了蓋爾曼夸克的故事。袁萌5

月15日

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