个下夸克、一个上夸克组成的,大家从这张图中可以看到,
每一个八重态的粒子都可以有三个夸克来组成,特别是其中的Λ粒子、Σ粒子、Ξ粒子,他们都包含有所谓的奇异夸克,而介子它是由一个夸克和一个反夸克组成的,π介子是由一个上夸克和一个下的反夸克或者是一个上的反夸克和一个下的夸克,或者是一个上的夸克、上的反夸克,或者是一个下的夸克、一个下的反夸克组成的。大家从这图中可以看到,
这个K介子包含了奇异夸克,而η介子它是一个上的夸克和反夸克,下的夸克和反夸克和奇异的夸克和反夸克的一个线性组合,这个夸克模型,对发现的强子态进行了非常漂亮的分类。具有SU(3)对称的系统,它也有十重态,后来人们发现了在强子谱当中,确实有十重态的粒
子。比如说所谓的δ共振,这些δ也是有三个夸克来组成的,当时并不是所有的十重态的粒子都已经找到了,根据盖尔曼的夸克模型,可以看到,有三个奇异夸克组成粒子的话,这个粒子当时还没有发现,盖尔曼
把它叫做Ω粒子,在他的文章发表以后,人们在Brookhaven加速器上果真找到了有三个奇异夸克组成的Ω粒子,它的
质量跟盖尔曼的预言非常相似,这是因为这样,盖尔曼在1969年由于他的夸克模型和八重态的对称性获得了物理学的诺贝尔奖,这是一个利用对称性来研究物理规律的非常成功的重 19
要范例。
归纳总结:根据群论与SU(3)的对称性的规则,可以用来解释和分类自然界中的很多发现的强子,发现这些强子具有SU(3)的对称性,特别重要的是根据这个对称性人们发现最基本的东西实际上是所谓的三重态,盖尔曼就提出了夸克模型,有三种夸克,这个模型有了非常成功的预言,也就是说Ω粒子它的质量,它的存在,就是通过这个模型来预言的,自此以后,人们觉得夸克模型确实是强相互作用世界的一个真实的反映。 第五节 夸克和量子色动力学
盖尔曼提出了夸克模型来解释越来越多的重子荷介子的规律,特别是SU(3)对称性,解释了为什么有八重态和十重态,并且成功预言了Ω粒子,那么是不是上、下、奇异这三种夸克就已经概括了所有的夸克了呢?在1970年的时候格拉肖等人提出了可能还存在第四种还没有被观察到的夸克,这些理论推测是建立在实验数据的基础上的,在1973年的时候,日本物理学家小林诚和益川敏英为了解释CP破
坏,他们提出的夸克,可能有六种,在这方面的突破首先是来自1974年,华人物理学家丁肇中在11月的时候发现了一个新的介子,它不能用以前的三种夸克来解释,它是由第四种
夸克——粲夸克所组成的粒子,后来这个介子被命名为J/ 粒子(因为J有
点像中文的丁,有臆想的可能),几乎在同一时间,另外一位物理学家里克特也发现了这个粒子,粲夸克的电荷是质子电荷的三分之二,和上夸克的电荷是一样的,粲夸克和奇异夸克他们组成了一对,类似于上夸克和下夸克组成一对,所以被称为夸克的第二家族或者是第二代,在1977年费米实验室的莱德曼领导发现了第五个夸克就做底夸克,它是属于第三代夸克,发现了底夸克以后,人么就认为一定有顶夸克的存在,经过多年的努力,终于在1995年在费米实验室又 找到了顶夸克,到此为止发现了六个夸克,上、粲、顶它们的电荷都是质子电荷的三分之二,而下、奇异、底夸克它们的电荷都是质子电荷的负三分之一,后面的粲、奇异、顶、底在某种意义上都是前面的上、下夸克的重复,所以我们把上、下夸克称之为第一代,那么粲、奇异称为第二代,顶、底称为第三代,所以夸克有三个家族,盖尔曼在引入夸克的时候,一开始只是作为一个数学符号来引入的,它解释强相互作用为什么有SU(3)的对称性,后来实验上只是间接的发现了他们的存在,但是自由的夸克,就像自由的电子、自由的质子,到现在为止,一直没有找到,尽管如此,有些实验家仍然在寻找自由夸克,但是有的人就会思考这么一个问题,这个夸克寻找了这么多年,
一个核子释放介子经过△x距离后被另一个核子吸收,其间存在的时间间隔为△t,介子以 接近光速前进,它走过的距离△x不会超过c△t,由不确定原理可以定出△t这段时间内最大的能量转移:
假设能量全部转为介子的静止能,那么介子的质量m必须满足: 2 2 cE
mcx 介子的作用距离为15 1.0 10 1m fm
.,所以 2 197 98.5100
221cfmMeVmcMeV MeVx fm