登陆注册
2562400000003

第3章 难得一见的胶子真面目

一般来说,物理状态有一条基本规律,即体系的总动量等于其各部分动量之和,所以由三个夸克组成的质子,它们的动量之和就应等于质子的总动量。可事实并非如此,实验的结果表明,原来每个质子里的夸克动量之和比质子的总动量要小得多。这是为什么呢?这就促使人们去寻找新的粒子。

有人设想,应该有种像胶一样的东西,把质子内的三个夸克“粘”在一起,由于它们的相互作用,构成了质子。根据这一思路,人们便把这种粒子命名为“胶子”。胶子不带电荷,不直接与电子作用,但也具有动量和能量。在快速运动的质子里,胶子携带百分之五十的动量,三个夸克动量之和,再加上胶子的动量,便构成了质子的总动量。

不过胶子与夸克的耦合机制比光子与电子的耦合机制更为复杂。无论什么时候,光子与电子的作用,电子仍是它的本身,不发生变化。但是,胶子与夸克作用却能改变夸克的颜色。比如,胶子可使红夸克变成绿夸克。通过红、绿、蓝三种不同的颜色,胶子可以同夸克耦合成9种不同的形式,其中有三种耦合形式颜色相同,构成两种迭加态,总共有8种耦合形式。每种耦合形式存在一种胶子,这样就有了8种不同的胶子。

同时,胶子还是带颜色的,具有与色荷相同的色性。也就是说,以色对称性而言,这些胶子构成8种重态,既然胶子带色,那么不仅在胶子与夸克之间有相互作用,而且胶子彼此之间也有相互作用,有人推测存在一种三个胶子交汇成的顶点,每条色线从一个胶子引向另一个胶子,都是光滑而连续不断的在任何一点都没有色线终止,也不会产生新的色线。例如,一个红—绿胶子与一个红—蓝胶子在三个胶子顶点相遇,不可能产生一个红一绿胶子。只有蓝色终止,才能另外产生红色。

以上这些都是纸上谈兵,还都是种种假设。因为胶子不具有弱电性,不参与电磁相互作用和弱相互作用,特别是不带电荷,所以,寻找起来异常困难,但是,人们并没有停止寻找它的脚步。

有人根据电子偶素衰变成两个和三个光子的现象,推测J/Ψ粒子衰变时,可能会变成三个胶子,因为J/ψ粒子的力学机制与电子偶数极为相像。一些科学家分析,J/ψ粒子在夸克—反夸克体系衰变时,首先产生胶量子,待到胶量子彼此离开一段距离后禁闭力发生作用胶子便碎裂为强子。最终的强子体系由3个强子喷注组成。每个喷注都是初始胶子的碎片。但是,由于J/ψ粒子的质量太小,它放出的强子数目寥寥无几,无法看清它们的来源。

1977年,美国费密国立加速器实验室主任利昂·莱德曼,为寻找u子对,将一束400GeV的质子流笔直地射向一个核靶上,结果发现了一种新介子,它比质子重10倍,能量为9.5Gev。这个新发现的粒子被命名为y,可能是一种新夸克及其反夸克构成的束缚体系,这为胶子的存在提供了新的可能性。

1979年,丁肇中领导的一个研究小组,用一台叫“马克一捷”的大型综合探测器,经过近4个多月的周密观察,找到了446起有价值的强子事例,找到了胶子的踪迹。另外一些科学家从电子—正电子湮灭过程中,探测到了高能三喷注事件,其中一束喷注就是由胶子碎裂而成的。

后来,一些科学家认为,在微观粒子中,还有一个只包含胶子的粒子,它全由胶子组成,它的最简单色单态结构,包含两个胶子,这种新粒子被叫做“胶子球”。1980年,斯坦福大学的罗伯特·霍夫塔施特领导的物理学研究小组,在研究J/ψ粒子的强衰变时,发现了一个质量为1.4GeV的新粒子。这个新粒子具有许多与人们对胶子球设想的一致性,但还不能最后肯定为胶子球。这个新粒子被命名为L粒子。

尽管物理学家付出了这么大的努力,但仍未见到胶子的真面目。看来要想一睹它的芳容,还需要时间。

同类推荐
  • 生机百态的植物世界(新编科技大博览·B卷)

    生机百态的植物世界(新编科技大博览·B卷)

    由于全书内容涵量巨大,我们将其拆为A、B两卷。A卷包括:形形色色的现代武器、精彩绚丽的宇宙时空、日新月异的信息科学、握手太空的航天科技、穿越时空的现代交通、蓬勃发展的现代农业、日益重要的环境科学、抗衡衰亡的现代医学、解读自身的人体科学、走向未来的现代工业,共十卷。B卷包括:玄奥神秘的数学王国、透析万物的物理时空、奇异有趣的动物世界、广袤绮丽的地理、生机百态的植物世界、扑朔迷离的化学宫殿、蔚蓝旖旎的海洋、探索神秘的科学未知,共八卷。
  • 了解大自然的脾气:气象知识

    了解大自然的脾气:气象知识

    你了解地球吗?你知道是谁给地球披上神秘外衣的吗?你见过神秘奇异的佛光吗?你听说过缥缈虚幻的海市蜃楼吗?你喜欢冬日里堆个雪人、打个雪仗吗?……本书将带你进入一个变化万千、妙趣横生的气象大世界。这里有你闻所未闻的虚幻意象,有奇妙无穷的风云世界,有奇光异彩的美丽天空,有妙趣万千的气象知识,让你领悟酷暑与严寒的交替,带你瞬间进入不同的国度。翻开这本书,你将站在神秘天空的巨大舞台上,亲眼目睹多姿多彩的云霞,亲手触摸漫天飞舞的雪花,亲密感受绽放异彩的极光暮光和曙光,还有那惊心动魄的雷电,狂暴肆虐的台风、声势浩荡的龙卷风……它们所扮演的一个个生动而鲜明的角色,上演的一幕幕妙趣横生的剧目,让你目不暇接。
  • 技术信息篇(农民十万个怎么做)

    技术信息篇(农民十万个怎么做)

    本书立足于最大限度满足农民朋友对提升科学文化素质和生产经营能力的现实需求,内容涵盖三个方面:一是如何运用种植、养殖等方面的农业科技知识;二是如何选择和利用各类教育培训渠道、形式等;三是如何获得和利用农业信息,做出正确决策, 降低农业经营成本与风险,提升农民对市场的应对能力。
  • 孩子感兴趣的科技故事

    孩子感兴趣的科技故事

    本书分科技发明故事、科学发现故事、科技创新故事、科技挑战故事、科学痴迷故事等部分,以激发青少年对科学的兴趣和热爱为目的,选取那些有代表性的真实故事,精心编撰而成,意在为小读者们提供可以学习借鉴的参照;同时每一则故事后面也有精彩点评,以便于加深孩子的理解。希望大家通过这些故事,用科学的态度和不断探索的精神去热爱生活,不断学习,为未来的成功打下良好基础。
  • 怪兽部落百科(奥秘世界百科)

    怪兽部落百科(奥秘世界百科)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的奥秘现象及其科学探索,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科学性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使读者在兴味盎然地领略世界奥秘现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,掌握开启人类和自然的金钥匙,使我们真正成为人类和自然的主人,不断认识世界,不断改造自然,不断推进人类文明向前发展。
热门推荐
  • 标准论概论

    标准论概论

    本书是阐述作者上世纪80年代草创的标准论的。书中指出,标准不可或缺,标准在人们的思维中几乎处处都存在的衡量上起着决定作用;说到了作者已解决了人们一直未解决好的标准是什么问题,从而给出了标准的定义;阐明了可与力学三大定律相比拟的标准论的三个定律:“标准由人确定定律”、“标准决定定律”和“权威统一标准定律”;说到了标准论定律的具体应用;还说到了标准论的方法论方面的事。
  • 少年寂

    少年寂

    善良少年龙潇雨怀抱着自己的理想与希望,在人生的成长道路上披荆斩棘,她仁慈忍让谦虚上进,而她帮助或忍让过的个别人却得寸进尺恩将仇报,害她历经生死,终在无尽虚空里涅槃重生……
  • 蛮书

    蛮书

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 媒体制造

    媒体制造

    本书作者运用媒介责任理论的分析框架,对新闻实务界近年来大量经典案例和热点问题进行讨论和分析,指出当代中国新闻媒体存在的问题和面临的挑战。全书既涉足理论前沿话题,又有实务界鲜活案例,引证详实规范,为新闻学子必读。
  • Winesburg Ohio

    Winesburg Ohio

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 诡案宓闻

    诡案宓闻

    一个生活在村庄里的放羊小青年,竟然跟失踪多年的国家至宝有关。国宝追查组的诗,诗穷追不舍,却因此牵扯出二十年前的大秘密……
  • 世界首富卡洛斯的赚钱奇谋

    世界首富卡洛斯的赚钱奇谋

    墨西哥的财富何故如此钟情于卡洛斯?他凭着什么能够如此自如地操纵财富,以至于让自己的腰包比比尔·盖兹的还鼓?本书将向你展示卡洛斯富有传奇色彩的理财和投资人生,带你追寻他问鼎财富的足迹,让你从中获得致富的启示。
  • 一个转身,两个世界

    一个转身,两个世界

    本书通过一个个生动、充满哲思的故事,向读者传递“转身,你能遇见更好的世界”这一主题,启迪读者,当被形形色色的困扰羁绊时,当陷入冲动、愤怒等消极情绪时,学会转身与告别,少计较,不苛求,不执迷。在生活中学会优雅转身,在转身中学会顺应生活,如此,你会更加豁达与从容,幸福也将翩然而至。
  • 弗洛伊德梦的解析:让你梦境还原的288个解梦游戏

    弗洛伊德梦的解析:让你梦境还原的288个解梦游戏

    本书每一章都搭配了真实的梦境分析,使读者不仅能够了解解梦的方法,更能够学会如何解梦,学会如何去运用不同的解梦方法。
  • 强宠之女帝凶残

    强宠之女帝凶残

    重生为将府嫡长女,她认了。有个极品老爹,她也认了。还有极品妹妹一枚?擦,她再认。总算有个还算正常的娘,这算是安慰奖?!于是乎,新生活开始了…………*……上辈子入戏活的太累,所以这辈子,她只想做个看戏人儿。却,天不遂人愿,一重又一重的阴谋向她压过来,那隐在重重迷雾后,操控一切的又是谁?一朝异变,家破人亡,她最亲最爱的人身首异处,血溅刑场!留给她的只是一句遗言……此后,她以命为局,执棋谋天下,手握屠刀,踏上鲜血淋漓,尸山骨海之路…………*……【剧场之相爱相杀】他不爱她,她也不爱他。她嫁给他,带着包藏的祸心。他不想娶她,但不得不娶。洞房花烛夜,容貌俊美,衣衫不整的新郎官满面怒容,对某人怒吼。“姬云凉,是女人你就该在下面!”某人扬眉轻笑,笑得温软,回的云淡风轻。“你若是男人,便应该能屈能伸,被压在下面怎算个事儿。”七年后,皇权颠覆,兵临城下。包藏祸心的她不仅夺了他即将到手的江山天下,还将他打成了牢中囚徒。这一场倾覆的乱世繁华,兵戈铁马,这一场真真假假的婚事,他在无知无觉中失了真心,对让他失去江山尊严,功败垂成的仇人情根深种。他不肯退场,她刚刚开罗。万里江河为舞台,她与他共演一场相爱相杀的戏码……呵,着实精彩!【剧场之极品妹妹来袭】(某日)“长姐,您把未婚夫让给我吧。”好,咱让!(又见某日)“长姐,我看上闵家小二了。”“嗯。”“他有未婚妻了,你给我抢过来吧。”好,咱抢!(再一个某日)“长姐,我被人睡了。”“谁?”“闵二他叔。”“然后?”“他不承认,说自己不能人道。”“再然后?”“你把他抓回来吧,再让我试一次。”好,咱抓!……*……【剧场之极品渣男来袭】(某日)红衣妖娆的某男风风火火杀到……“女人,还记得昨晚吗?”“嗯。”“你打算怎么办?”“凉拌。”“你睡了爷。”“嗯。”“就这样?”“嗯。”(还是某日)白衣飘飘的某男翩然飘来……“看你这把岁数没人要,爷就当做好事收了你吧。”“做梦。”“我非要收呢?”“我睡了别的男人,你还收吗?”“是谁!”“你哥。”“……”(再一个某日)极品渣男登堂入室……“女人,听说你怀了爷的崽儿?”“然后?”“爷的子嗣自是不能流落在外,就勉强娶了崽儿他娘吧。”“我拒绝。”“为什么?”“我要承宗顶底门户。”