膠子
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中文名稱 ：膠子 文學家 ：趙壹 年 代 ：漢代 文學體裁 ：賦 |
膠子是傳遞夸克(Quark)之間強相互作用的粒子。共8種 ，靜質量為0，自旋為1，具有色荷(Color Charge)。帶電粒子間的電磁相互作用是通過交換光子而實現的;與此類比，具有色荷的夸克之間的強相互作用是通過交換膠子而實現的，所不同的是光子不帶電荷，光子本身不能放出或吸收光子;膠子具有色荷 ，膠子之間也有強相互作用，膠子本身可放出或吸收膠子。實驗上還未發現自由狀態的膠子，但1968年電子對質子的深度非彈性散射實驗中，顯示質子中有着點狀結構，質子的能量只有一半由帶電的點狀物質所攜帶，另一半則由中性的無電磁作用的組分所攜帶。按照夸克模型，這帶電的點狀結構是夸克，中性的組分就是膠子，實驗結果提供了可能存在膠子的跡象。1979年在高能正負電子對撞實驗中發現三噴注現象，進一步顯示了膠子的存在。
目錄
物理中解釋
在物理學中，膠子是一種負責傳遞強核力的玻色子 。它們把夸克捆綁在一起，使之形成質子、中子及其他強子。膠子的電荷為零，但自旋是1。它們通常假設為無質量，但亦可能有大至幾百萬電子伏特(MeV)的質量。膠子是維持原子核穩定的重要一環。在量子色動力學(QCD，是一廣為接受描述強核力的理論)中，當兩顆粒子色荷互相作用時便會交換膠子。當兩顆夸克交換膠子時，它們自身的色彩亦會同時改變;膠子會攜帶發出者的反色彩以補償發出者的色變，它亦會攜帶接收者的色彩。因膠子本身有色，故它們亦能與其它膠子互相作用，令到對於強核力的數學分析十分複雜和困難。於1979-1986年，大型正負電子對撞實驗憑一明顯的三重噴流結構顯示了膠子的存在;其第三噴流被認定為一個產生了的夸克發出膠子。
性質
膠子是矢量規範玻色子，如同質子，它的自旋為1。自旋為1的帶質量粒子可以擁有三種偏振態。在量子場論里，為了滿足局域規範不變性，規範玻色子的質量必須為零，因此膠子不帶質量(實驗上限為0.0002eV)，所以，只有兩種偏振態。類似光子，膠子是個矢量粒子，所以膠子的內秉宇稱是負數-1。在量子色動力學裡，依照所帶有的色荷與反色荷來區分，一共存在有8種不同的膠子。每個夸克都帶有三個不同的色荷:紅色、藍色與綠色。每個反夸克都帶有三個不同的反色荷:反紅色、反藍色與反綠色。每個膠子帶有一個色荷與一個反色荷。要想正確了解它們怎樣組合在一起，就必需更仔細地思考色荷數學。
實驗
接着我們來看看關於膠子的各種實驗。夸克與膠子借着分裂成更多夸克與膠子來顯現自己。這些分裂出的夸克與膠子又會強子化成為無色的正常粒子。1978年夏季，在國際會議、座談會等等多個學術場合里，德國電子加速器的正負電子對撞機與儲存環(DORIS)的PLUTO 實驗團隊報告，發現非常狹窄共振Y(9.46)的強子型衰變可以詮釋為由三個膠子製成的三重噴流事件(英語:three-jet event)的證據。同一團隊後來發表分析報告確定這詮釋正確無誤，並且展示出膠子的自旋為1。1979年夏季，在德國電子加速器的正負電子對撞機PETRA，TASSO實驗團隊、MARK-J實驗團隊、PLUTO實驗團隊，後來，在1980年，JADE粒子探測器(英語:JADE (particle detector)))又觀察到三重噴流事件，這被詮釋為qq膠子軔致輻射，現在更為明顯可見。1980年，TASSO實驗團隊與PLUTO實驗團隊確定膠子的自旋為1。1991年，在歐洲核子研究組織大型正負電子對撞機儲存環完成的一項後續實驗確定這結果正確無誤。在德國電子加速器的強子-電子環加速器，膠子的物理性質被特別地研究分析。H1探測器實驗與ZEUS探測器實驗，這兩項實驗對於膠子在質子裡的數量分布與動量分布做出仔細測量。從1996年至2007年，HERMES實驗(英語:HERMES experiment)研究膠子對於質子自旋的貢獻。從H1探測器實驗搜集的光子製備數據，被用來計算光子內部的膠子密度，當光子呈現強子行為之時。色禁閉可以用無法找到自由夸克來核對，也就是說無法找到非整數的電荷。通常，為了抵銷量子顏色與風味量子數，夸克會成對產生(夸克與反夸克)。可是，在費米實驗室的CDF實驗團隊與D0實驗(英語:D0 experiment)團隊於2009年報告，探測到頂夸克單獨產生的證據(雖然這仍舊涉及到成對產生，但是夸克與反夸克的風味不同)。至今為止，尚未能找到任何膠球存在的證據。2000年，歐洲核子研究組織的超級質子同步加速器聲稱，在重離子對撞時觀察到退禁閉，這意味着觀察到一種新的物質態:夸克-膠子等離子體。2004年至2010年，在布魯克黑文國家實驗室的相對論性重離子對撞機(RHIC)，四個不同實驗同時期找到夸克-膠子等離子體。2010年，在歐洲核子研究組織的大型強子對撞機，三個實驗大型離子對撞機實驗、超環面儀器與緊湊μ子線圈確定探測到夸克-膠子等離子體。[2]
八種膠子
從一般人的角度來看，由於有三種色荷，故應有九種不同的膠子。可是，若由數學角度出發則膠子應有無限多種:以上九種形態的疊加(如圖)。此外，由於實驗證明無色重子並不互相作用，故以下性質必然成立，否則重子便能通過發射膠子來利用強核力互相作用。[1]
視頻
太陽高溫算什麼？宇宙最熱物質「夸克-膠子湯」高達4萬億℃，簡直可怕！