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我们把两个夸克放在胶子线的末端(介子),让它们在磁场中旋转,直到胶子管折断。
遗憾的是,当我们做这个实验的时候,胶子会产生额外的能量,并立即把这些能量转移到夸克场,在裂口两端产生新的夸克。
一个介子变成两个介子。
夸克不会单独存在,即使它们被强迫分开。
在费曼的QED中,光子不具有电荷(它们引起电荷);但在盖尔曼的QCD中,胶子和夸克一样拥有色荷,这意味着胶子可以与胶子相互作用,随意地来回交换量子彩虹。
我们知道,质子由三个夸克组成,胶子在夸克之间来回移动。
最开始我们认为三个胶子呈三角形,但由于胶子能彼此交流,现在我们认为夸克之间的胶子呈Y形。
这也意味着胶子不需要夸克也能粘在一起,形成自己的纠缠胶子对,我们称之为“胶球”
。
在某种程度上,这种新增加的复杂性使QCD比费曼的QED更令人印象深刻、更错综复杂;但从另一种角度来看,QED优雅得多,它只需要一种交换粒子,而QCD需要好几个(8种胶子才能交换所有的颜色组合)。
感谢上帝,夸克只有两种,对吧?
奇异的魅力
盖尔曼的上/下夸克很伟大。
把它们按正确的顺序组合起来,我们就能解释粒子动物园中几乎所有已知的粒子。
关键词是“几乎”
。
有一个粒子是特殊的。
不能把K介子描述成上夸克和下夸克的组合。
它更像是一个上夸克与一个较重的下夸克胶合在一起。
考虑到电子有几个已知的、重得多的相对粒子(μ子和τ子),盖尔曼认为下夸克也一样。
K介子的行为的确很奇异,所以盖尔曼用“奇异”
这个词给第三种夸克命名,并给出了QCD中所有必需夸克的列表,来看看吧:
盖尔曼用复杂的数学方法预测了上夸克和下夸克,但即使不是诺贝尔奖得主也能发现这张表缺少什么。
如果下夸克有一个更重的对应粒子,难道上夸克不应该也有一个吗?如果存在第四种夸克,这张表不是更简洁、更漂亮吗?
物理学家谢尔顿·格拉肖相信有第四种夸克,并计算出了它可能具有的性质。
有一些细微的证据可以证明它的存在(科学家预测K+和K0粒子会转变成更轻的粒子,盖尔曼的三夸克理论也是这样预测的,但实际并非如此),但格拉肖很大程度上是凭直觉,他认为宇宙应该是完美的。
很多时候,科学家是顽固的怀疑论者,他们不相信没有证据的想法,但有时他们也是人,也怀有憧憬。
格拉肖深信大自然是美丽的,所以他给他憧憬的粒子取名为“粲夸克”
(1)。
迷人的大自然使夸克更加和谐、对称。
他的乐观在1974年得到了回报,粲夸克被发现了。
记住,在物理学中,有时你可以期望大自然知道她正在做什么。
“3”
显然是个神奇的数字
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