上夸克

✍ dations ◷ 2025-04-28 17:00:16 #夸克,基本粒子

1.5–3.3 MeV/c2

在所有种类的夸克中,上夸克(Up quark)的质量最小,裸质量约为1.8–7000300000000000000♠3.0 MeV/2。上夸克是第一代夸克, 是自旋为1⁄2的费米子。带有电荷+2⁄3 e。根据粒子物理学的标准模型理论,上夸克与下夸克是构成核子的基本粒子,质子拥有两个上夸克和一个下夸克,而中子则有一个上夸克和两个下夸克。上夸克参与所有四种基本相互作用:引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用与强相互作用。上夸克的反粒子为反上夸克。

1964年,默里·盖尔曼 及乔治·茨威格首先提出上夸克的存在,目的是在解释强子的八重道分类系统。1967年,透过在斯坦福直线加速器进行的深度非弹性散射实验(英语:deep inelastic scattering),首度证实了上夸克存在。

在粒子物理学的发展初期(20世纪前半),质子、中子、Π介子等等强子都被视为基本粒子。可是,随着更多新强子被发现,粒子园(英语:particle zoo)也跟着扩张,从1930年代与1940年代的几种粒子扩张至1950年代的几十种粒子。可是,物理学者并不清楚它们彼此之间的关系。1961年,默里·盖尔曼与瑜法尔·尼曼(英语:Yuval Ne'eman)分别独立地提出一种称为八重道的分类系统,以数学术语来说,就是 SU(3) 味对称性。

这种分类系统将各种强子组织成同位旋多重态,然而,它背后的物理理论并不明朗。1964年,盖尔曼与乔治·茨威格分别独立地提出夸克模型,其最初仅仅描述了上夸克、下夸克与奇夸克的物理行为可是,虽然夸克模型解释了八重道,并没有任何实验直接证实了夸克的存在。1968年,在斯坦福直线加速器中心,深度非弹性散射实验(英语:deep inelastic scattering)揭露,质子拥有内在结构,质子是由三个更为基础的粒子组成,从而夸克模型被公认为正确无误。

最初,人们很不愿接受这事实,他们比较喜欢理查·费曼的部分子模型(英语:parton (particle physics))。随着时间流逝,夸克理论渐渐被人们接受。更多内容,请参阅11月革命。

尽管上夸克极为常见,物理学者并不明确它的裸质量,其数值大概是在1.8与7000300000000000000♠3.0 MeV/2之间使用格点色动力学(英语:Lattice QCD)计算可以给出比较准确的数值: 7000200999999999999♠2.01±0.14 MeV/2。

夸克的质量不能够做实验直接测量,因此是相当难决定的数量。在介子或重子里,夸克的有效质量会变得很大,这是源自于夸克与夸克之间的胶子场所造成的结合能,注意到狭义相对论允许能量与质量之间的相互转换。由于上夸克的裸质量很小,它不能被直接计算出来。:135

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