时空新发展显示第3次科学革命已经到来(10)
(接(9))
6.2.1. 所谓“夸克”的客观存在性
1964年,美国物理学家默里·盖尔曼(M. Gell-Mann)和G.茨威格(G. Zweig)分别按量子场论独自提出了中子、质子这类强力作用的粒子是由具有分数电子电荷,自旋为1/2的,更基本的单元——夸克(Quark)禁闭成团组成的。
最初解释强相互作用粒子就需要引入:上(u)、下(d)和奇(s),3种不同自由度 (所谓“味”)的夸克。
所有的重子都是由3个夸克禁闭成团组成。例如质子由uud,中子由udd;反重子则由3个相应的反夸克禁闭成团组成。介子是由夸克和反夸克禁闭成团所组成。
1974年发现J/ψ粒子,而需引入第4种,粲(魅)©夸克。
1977年发现Υ粒子,而需引入第5种,底(美)(b)夸克。
1994年发现又需引入第6种,顶(真)(t)夸克。
这样,就引入了6种“味”。人们相信就只有这6种“味”的夸克。
夸克,按其特性,可分为3代(参见下表),高代的,顶、底、粲、奇夸克,在很短的时间内,就会衰变成上夸克或下夸克。实验显示,例如,顶夸克出现后,约10^(-24)秒就衰变成其他粒子。
夸克的电荷数Q、同位旋第3分量I(3)、奇异数S、重子数B、超荷Y,
有如下的[盖尔曼--西岛]关系式:Q = I(3) + (S + B) /2 , Y = S + B,
例如:上夸克:I(3)=+ 1/2 ,B = 1/3 ,S = 0,Q= 2/3,
下夸克:I(3)=- 1/2 ,B = 1/3 ,S = 0,Q= - 1/3,
奇夸克:I(3)=0 ,B = 1/3 ,S = - 1,Q= - 1/3,
夸克特性一览表
代 自旋 特色 名称 符号 电荷量 / e 质量 / MeV.c-2
1 + 1/2 Iz=+1/2 上 (Up) u + 2/3 1.5 to 4.0
1 − 1/2 Iz=−1/2 下 (Down) d − 1/3 4 to 8
2 − 1/2 S=−1 奇异 (Strange) s − 1/3 80 to 130
2 + 1/2 C=1 粲(魅) (Charm) c + 2/3 1150 to 1350
3 − 1/2 B′=−1 底(美) (Bottom) b − 1/3 4100 to 4400
3 + 1/2 T=1 顶(真) (Top) t + 2/3 171400 ± 2100
还预言存在一种由3个奇异夸克组成的负ω粒子 (sss),而1964年由氢气泡室观测到。进而还发现Ω-和Δ++这样的重子也可以由3个相同夸克(自旋为1/2,自旋方向相同,且都处于基态的费米子)组成。
这显然是违反泡利不相容原理的。
因而1964年,格林伯格对这3个全同的夸克又分别引入红、黄、蓝3种不同“颜色”的自由度,把它们区分为不同的态,以使不再违反泡利原理。
这样,就使每味夸克又各有3种颜色,而由这些带色夸克组成的物质粒子,就还是无色的。
而夸克的种类就由原来的6种扩展到18种,再加上它们的反粒子,就共有36种夸克。
就是这样逐次修修改改,拼拼凑凑,使它能与实际相符,而发展成为所谓“量子色动力学”。
但是,“标准模型”如此不断引进诸如“味”、“色”,等等扩增的一些维数和自由度,以形成其论点或克服其存在的问题。
但是,都不能具体说明:它们实际的含义,以及存在这些扩增的维数和自由度的根据和理由。
所谓“禁闭成团的夸克”,虽然拼凑到似乎能与实际相符,却因既没有发现任何单个的“夸克”,也证明不可能有“时空的禁闭”,而根本不能肯定其存在性。
(未完待续)
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