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所有的中子都是由三個夸克組成的,反中子則是由三個相應的反夸克組成的,比如質子,中子。質子由兩個上夸克和一個下夸克組成,中子是由兩個下夸克和一個上夸克組成。至1967年,科學家透過SLAC直線加速器進行的深度非彈性散射實驗,首度為這種夸克的存在提供了證據。

中文名:上夸克

外文名:up quark

應 用:原子物理學

符 號:u

提出時間:1964年

含 義:中子的組成部分

歷史

在粒子物理學的發展初期(20世紀前半),質子中子Π介子等等強子都被視為基本粒子。可是,隨着更多新強子被發現,粒子園也跟着擴張,從1930年代與1940年代的幾種粒子擴張至1950年代的幾十種粒子。可是,物理學者並不清楚它們彼此之間的關係。1961年,默里·蓋爾曼與瑜法爾·尼曼分別獨立地提出一種稱為八重道的分類系統,以數學術語來說,就是SU(3)味對稱性。

這種分類系統將各種強子組織成同位旋多重態,然而,它背後的物理理論並不明朗。1964年,蓋爾曼與喬治·茨威格分別獨立地提出夸克模型,其最初僅僅描述了上夸克、下夸克與奇夸克的物理行為可是,雖然夸克模型解釋了八重道,並沒有任何實驗直接證實了夸克的存在。1968年,在斯坦福直線加速器中心,深度非彈性散射實驗揭露,質子擁有內在結構,質子是由三個更為基礎的粒子組成,從而夸克模型被公認為正確無誤。 最初,人們很不願接受這事實,他們比較喜歡理查·費曼的部分子模型。隨着時間流易,夸克理論漸漸被人們接受。

研究背景

上夸克的存在最先於1964年提出,當時Gell-Mann及Zweig製成了夸克模型。至1967年,透過SLAC直線加速器進行的深度非彈性散射實驗,首度為這種夸克的存在提供了證據。

組成結構

一個中子由兩個下夸克和一個上夸克構成,根據粒子物理學的標準模型理論,上下夸克是構成核子的基本元素,質子擁有兩顆上夸克和一顆下夸克,而中子則有一顆上夸克和兩顆下夸克。上夸克(Up quark,簡稱u)是第一代夸克分類的一種。它擁有+(2/3)e的電荷,也是最輕的夸克,淨質量介乎1.5到4 MeV之間。 [1]

理化性質

事實上,一顆核子的質量是以夸克間的膠子力主導,而非夸克本身的質量。上夸克的自旋為1/2;同位旋為1/2;同位旋分量為1/2;超荷+1/3;奇異數、粲數、底數和頂數皆是0。 [2]

質量

儘管上夸克極為常見,物理學者並不明確它的裸質量,其數值大概是在1.8與3.0MeV/c²之間使用格點色動力學計算可以給出比較準確的數值:2.01±0.14MeV/c²。

夸克的質量不能夠做實驗直接測量,因此是相當難決定的數量。在介子或重子裡,夸克的有效質量會變得很大,這是源自於夸克與夸克之間的膠子場所造成的結合能,注意到狹義相對論允許能量與質量之間的相互轉換。由於上夸克的裸質量很小,它不能被直接計算出來。


視頻

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參考文獻

  1. [Cho, Adrian. Mass of the Common Quark Finally Nailed Down. Science Magazine. April 2010.]
  2. [Griffiths, David J., Introduction to Elementary Particles 2nd revised, WILEY-VCH, 2008, ISBN 978-3-527-40601-2]