02.27 尺棰取半萬世不竭,當它足夠小時,它是原子嗎?再小,他是夸克嗎?

一枚針用淨水縫時間


準確的來說,該問題目前還處於無法被實驗證實的問題。由於當今的科學技術和觀測手段還不足以觀察到夸克以下的構成機制,所以一部分說夸克可再分的人們也拿不出什麼實際證據來證明自己,同樣的,說夸克不可再分的人們也拿不出什麼實際證據來證明自己,雙方都停留在理論層面,都還未得到實驗的證明。

人類對於微觀世界的認知其實也是在不斷深入和發展之中的,20世紀上半葉的時候,大部分人對原子組成的認知還停留在原子核和電子這個層次,而原子核又可以繼續分為質子和中子兩種微觀粒子構成。 當時大家都認為質子中子和電子就是最小的微觀粒子不可再分了。

但是後來隨著物理學的發展,高能強子對撞實驗和一些理論計算發現,質子和中子可能還存在更為精細的點狀結構,因此,在1964年,由美國科學家蓋爾曼和喬治·茨威格等人提出了“夸克模型”。他們認為,夸克有六種。夸克的種類被稱為“味”,它們是上夸克(u)、下夸克(d)、奇夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)及頂夸克(t)。

而所有的強子都是由若干種叫做“夸克”的更深層次的粒子組成的,夸克所包含分數電荷,束縛於強子的內 部,不能脫離強子自由運動。他們認為質子是由兩個上夸克和一個下夸克組成的,中子又是由兩個下夸克和一個上夸克組成的。

認為夸克不可分的那一派他們的依據就是目前的粒子物理標準模型,從目前的粒子物理標準模型來看,組成質子以及中子的夸克已經不能繼續再分下去,夸克就已經是一種基本粒子了。目前觀測到的現象都符合粒子物理標準模型的預言,所以關於夸克是基本粒子的說法也得到物理學家的廣泛認可。

認為夸克可分的那一派也有相應的一套理論,他們的理論就是弦理論,從弦理論的觀點來看,認為夸克並非組成物質的最基本單元,尺度只有普朗克長度(10^-35米)級別的一維弦才是。弦理論認為,所謂的基本粒子只不過是一維弦在不同振動模式下所表現出來的結果,夸克、電子等基本粒子都不例外。即自然界中所發生的一切相互作用,所有的物質和能量,都可以用弦的分裂與結合來解釋。在每一個基本粒子內部,都有一根細細的線在振動,就像小提琴琴絃的振動一樣。不同粒子的性質由弦的不同振動行為來決定,電子是以某種方式振動的弦,夸克又是以另一種方式振動的弦。聽起來很玄妙,但該理論的預言很難在當前能量級別的粒子加速器中得到驗證。


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