下夸克

下夸克图片来源百度网原图链接

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简介

下夸克，（down quark）是一种基本粒子。符號:d，在所有的夸克中，下夸克是质量第二小的夸克，只比上夸克的质量大。组成原子核的中子与质子都是由下夸克与上夸克共同形成。和所有夸克一样，下夸克是一种费米子，自旋为12，且可以感受到所有四种基础作用：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用与弱相互作用。下夸克的反粒子是反下夸克。下夸克带有负电荷，反下夸克带有正电荷。

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历史

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在粒子物理学初期（二十世纪前半期），质子、中子、π介子等等强子类粒子都被认为是基本粒子。然而随着更多强子被发现，粒子园从1930年代早期与1940年代的几个粒子增加到1950年代的几十个粒子。物理学者起初并不清楚它们彼此之间的关系，直到1961年，由于默里·盖尔曼与尤瓦尔·内埃曼各自独立地提出一种强子分类方案，称为“八重道”，利用SU(3)味对称性，这问题才获得解决。

八重道将强子组织为不同的同位旋多重态，然而，物理学者仍不清楚这分类方案背后的物理原理。1964年，盖尔曼与乔治·茨威格各自独立的提出夸克模型，在那时只涉及到上夸克、下夸克与奇夸克。尽管夸克模型能够合理地解释八重道，但在那时并没有任何实验证据。1968年，物理学者在斯坦福直线加速器中心所做的实验观测，终于证实了下夸克的存在。深度非弹性碰撞实验揭示了质子具有次结构：它是由三个更基础的粒子组成，因此证实了夸克模型。

刚开始，人们并不情愿把这三个基础粒子辨识为夸克，而是青睐理查·费曼的部分子模型。随着时间演进，夸克模型渐渐被广泛接受（更多细节，请参阅条目J/ψ介子）。

质量

虽然下夸克很常见，但下夸克的裸质量尚未被准确测定，应该是在4.5与5.3Mev/c²之间。格点QCD方法所预测的数值更为精确：4.79±0.16Mev/c²。

在介子（由一个夸克与一个反夸克组成的粒子）或重子（由三个夸克组成的粒子）里，夸克的有效质量会变得比较大，这都归因于夸克与夸克之间的胶子场所产生的结合能。例如，在质子里，下夸克的有效质量约为330Mev/c²。由于下夸克的裸质量很小，它不能直接地被计算出来，因为必须将相对论效应纳入考量。胶子场所媒介的强作用力之作用下，夸克的移动速度约为光速的99.995%，相应的洛伦兹因子约为100，所以，所有夸克的静质量总和仅为质子或中子质量的1%。