夸克

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簡介

在物理學方面，任何粒子都是三個不同單元的組合，例如電子、質子和中子。多個夸克的組合稱為強子，它也是質子和中子的組合。這兩個粒子被稱為原子核的組成部分。簡單來說，夸克指的是資料的最簡單形式，它是構成圍繞夸克的總物質的基本粒子。夸克代表 q

什麼是夸克？

圖 1：夸克

夸克可以定義為存在於粒子內部的最基本的精神部分。因此，夸克不被認為是像質子或電子這樣的粒子內部的獨立存在。喬治·茨威格和默裡·蓋爾曼在 1964 年提出了這一理論。質子指的是一個穩定的強子，它包含一個下夸克和兩個上夸克。

此外，中子包含一個下夸克，標準理論概念的過程對於解釋其他不同基本物體的存在以及不同未觀測物體的存在非常有幫助。反夸克指的是夸克的反粒子，在壽命和自旋方面與夸克相似（Brod、Gorbahn 和 Stamou，2020）。因此，實際的區別在於夸克的電荷。

不同型別的夸克

有六種不同型別的夸克可以被分類，所有類別的夸克都適用於不同的目的，以及不同的符號、範圍和電子電荷。

• 上夸克 - 它指的是所有夸克中最輕的，由於質量最低而具有最大的穩定性。U 表示此夸克的符號。這種型別夸克的質量範圍在 $\mathrm{1.7\:-3.1\:MeV\:/\:c^2}$ 之間（Bombaci 等人，2021）。這種型別夸克的電荷為 $\mathrm{-1/3\:e}$

• 下夸克 - 這種型別的夸克在重量方面僅次於上夸克，並且也具有更高的穩定性。D 表示此夸克的符號。這種型別夸克的質量範圍在 $\mathrm{4.1 - 5.7 \: MeV\:/\:c^2}$ 之間。這種型別夸克的電荷為 $\mathrm{-1/3\:e}$。

• 奇夸克 - 它被認為是所有型別夸克中第三輕的。S 表示此夸克的符號。這種型別夸克的電荷為 $\mathrm{+2/3\:e}$。

• 粲夸克 - 被稱為 J/Psi 粒子的介子是這種型別夸克的完美示例。C（Dong & Greco，2019）表示此夸克的符號。這種型別夸克的電荷為 $\mathrm{+2/3\:e}$。

• 頂夸克 - T 表示此夸克的符號。這種型別夸克的質量範圍在 $\mathrm{172.9\:+1.5\:GeV\:/c^2}$ 之間。這種型別夸克的電荷為 $\mathrm{+2/3\:e}$。

• 底夸克 - B 表示此夸克的符號。這種型別夸克的質量範圍為 $\mathrm{4.1\:GeV\:/c^2}$。這種型別夸克的電荷為 $\mathrm{-1/3\:e}$。

夸克的不同粒子

圖 2：夸克的組成

夸克的構建物質塊主要由兩種不同型別的基本物體夸克和輕子組成。

這兩種型別的元件也有六種不同的分類，因此總共有 12 種組合包含在夸克的製作中。SLAC 國家加速器實驗室發現了粒子的夸克。該粒子的重子數為 $\mathrm{\frac{1}{2}}$，自旋速率為 $\mathrm{\frac{1}{3}}$。

它通常與萬有引力和電磁力相互作用。夸克可以是弱的或強的，電荷從 $\mathrm{\frac{1}{3}\:e}$ 到 $\mathrm{+\frac{2}{3}\:e}$ 不等。

夸克的性質

圖 3：夸克的性質

在夸克的組成中，電荷不是整數。頂夸克的電荷相當於 $\mathrm{2/3\:e}$，指的是正分數變化，而其他不同夸克的電荷相當於 $\mathrm{1/3\:e}$，指的是負分數變化（Albrecht 等人，2021）。

夸克是尺寸非常小的粒子，無法測量它們以及檢測它們的實際尺寸。據認為，夸克尺寸的範圍可以定義為 $\mathrm{10^{-19}}$ 米。

結論

夸克的質量範圍完全取決於構成膠子的相鄰流體的質量。上夸克的重量約為 $\mathrm{2\:to\:8\:MeV/C^2\:}$，而頂夸克的重量約為 $\mathrm{170}$ 到 $\mathrm{180 \times 10^3}$。質量單位以 $\mathrm{MeV/C^2}$ 為單位測量，$\mathrm{Mev}$ 指的是夸克中存在的兆電子伏特，而 V 代表粒子的速度。根據量子色動力學，在夸克方面通常可以看到三種不同的顏色，即紅色、藍色和綠色。反夸克也具有相同的顏色組合，如反紅、反藍和反綠。膠子也有兩種不同的顏色，紅色和藍色。夸克的自旋速率為 $\mathrm{\frac{1}{2}}$，它對質子的自旋的貢獻不超過 30%。

常見問題

Q1. 哪些夸克是穩定的，哪些是不穩定的？

在六種不同型別的夸克中，只有兩種型別的夸克是穩定的，它們是上夸克和下夸克，而其餘類別的夸克是不穩定的。這些不穩定的夸克取決於相互作用力，因為它們非常容易保持太長時間。

Q2. 質子內部還有哪些其他型別的粒子？

在質子旁邊包含強子和重子。除此之外，質子還包含介子和膠子。

Q3. 夸克的三對是什麼？

夸克對是上夸克和下夸克，粲夸克和奇夸克。頂夸克和底夸克也是一對夸克。

Q4. 夸克的組成部分是什麼？

夸克的組成部分是電荷、質量範圍、尺寸和顏色變化因素。自旋速率以及弱相互作用也是夸克的組成部分。