微观世界中的最小微粒是什么?目前科学界研究的结果是夸克,那夸克又是什么呢?为什么它命名为夸克呢?我们一起来看一看。
微观世界最小粒子夸克
夸克一词是盖尔曼取自詹姆斯?乔埃斯的小说《芬尼根彻夜祭》的词句?为马克检阅者王,三声夸克(Three quarks for Muster Mark)?。夸克在该书中具有多种含义,其中之一是一种海鸟的叫声。他认为,这适合他最初认为?基本粒子不基本、基本电荷非整数?的奇特想法,同时他也指出这只是一个笑话,这是对矫饰的科学语言的反抗。另外,也可能是出于他对鸟类的喜爱。
夸克出现的原理
一个质子和一个反质子在高能下碰撞,产生了一对几乎自由的夸克。1964年,美国物理学家默里?盖尔曼和G.茨威格各自独立提出了中子、质子这一类强子是由更基本的单元Quark组成的。它们具有分数电荷,是基本电量的2/3或-1/3倍,自旋为1/2。夸克是比中子和质子更小的微粒。遵循?渐近自由?原理。
所有的中子都是由三个夸克组成的,反中子则是由三个相应的反夸克组成的,比如质子,中子。质子由两个上夸克和一个下夸克组成,中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。
夸克命名的由来
夸克盖尔曼原本想用鸭的叫声来命名夸克。开始时他并不太确定自己这个新词的实际拼法,直到他在詹姆斯?乔伊斯小说《芬尼根守灵夜》里面找到?夸克?这个词:
向麦克老大三呼夸克!
《芬尼根守灵夜》,詹姆斯?乔伊斯
盖尔曼在其著作《夸克与美洲豹》中,更详细地述说了夸克这个词的由来:
在1963年,我把核子的基本构成部份命名为?夸克?(quark),我先有的是声音,而没有拼法,所以当时也可以写成?郭克?(kwork)。不久之后,在我偶尔翻阅詹姆斯?乔伊斯所著的《芬尼根守灵夜》时,我在?向麦克老大三呼夸克?这句中看到夸克这个词。由于?夸克?(字面上意为海鸥的叫声)很明显是要跟?麦克?及其他这样的词押韵,所以我要找个借口让它读起来像?郭克?。但是书中代表的是酒馆老板伊厄威克的梦,词源多是同时有好几种。书中的词很多时候是酒馆点酒用的词。所以我认为或许?向麦克老大三呼夸克?源头可能是?敬麦克老大三个夸脱?,那么我要它读?郭克?也不是完全没根据。再怎么样,字句里的三跟自然中夸克的性质完全不谋而合。
茨威格则用?埃斯?(Ace)来称呼他所理论化的粒子,但是在夸克模型被广泛接纳时,盖尔曼的用词就变得很有名。很多中国物理学家则称夸克为?层子?,在台湾亦曾翻译?亏子?,但并不普遍使用。
夸克的命名都是有原因的。上及下夸克被这样叫,是源于同位旋的上及下分量,而它们确实各自带有这样一个量。奇夸克这个名字,是因为它们是在宇宙射线的奇异粒子中被发现的,发现奇异粒子的时候还没有夸克理论;它们被视为?奇异?,是因为它们的寿命不寻常地长。跟布约肯一起提出粲夸克的格拉肖说过:?我们把它叫粲夸克,是因为在构建它的过程中,见到它为亚原子世界所带来的对称,我们被这种美迷住了,对成果感到很满意。?至于?顶?和?底?这两个名字,哈拉里决定这样做,是因为?它们是上及下夸克逻辑上的伙伴?。在过往,底及顶夸克有时会分别被叫作?美?及?真?夸克,但这两个名字现在已经很少人会用。