被囚禁的夸克和胶子,夸克禁闭

夸克禁闭也称色禁闭 。这种无法观测单独夸克的现象被称为“夸克禁闭” 。不可能从核子中单个地分离出来,这种奇特性质被称为夸克禁闭或色禁闭 。“夸克禁闭”描述的是一种物理现象,简单的说,就是指夸克不会单独存在 。“夸克禁闭”描述的是一种物理现象,简单的说,就是指夸克不会单独存在 。
突破夸克禁闭的后果是什么?

被囚禁的夸克和胶子,夸克禁闭


夸克禁闭也称色禁闭 。在量子色动力学中,夸克除了具有“味”的特性外,还具有三种“色”的特性,分别是红、绿和蓝 。这里“色”并非指夸克真的具有颜色,而是借“色”这一词形象地比喻夸克本身的一种物理属性 。量子色动力学认为,一般物质是没有“色”的,组成重子的三种夸克的“颜色”分别为红、绿和蓝,因此叠加在一起就成了无色的 。
因此计入6种味和3种色的属性,共有18种夸克,另有它们对应的18种反夸克 。夸克受到被称为色荷的强力的束缚,带色荷的夸克被限制与其他夸克在一起(两个或三个组成一个粒子),使得总色荷为零 。不可能从核子中单个地分离出来,这种奇特性质被称为夸克禁闭或色禁闭 。它能将粒子结合为无色的状态 。夸克很多人都听说过,但“夸克禁闭”这个概念听说过的人应该不多,这算是粒子物理学中的一个“谜题”吧 。
“夸克禁闭”描述的是一种物理现象,简单的说,就是指夸克不会单独存在 。我们都知道的是,这个物质的世界是由原子和分子组成的,原子核一般是由质子和中子组成的,而质子和中子是由夸克组成的 。夸克是目前已知的最小的一种基本粒子,但科学家在物理实验的观测中,像质子与中子这些基本粒子是可以拿出来单独观测的,但夸克不同,我们现在所有的物理观察都无法观测到单独的夸克存在,只能发现由一对或几对夸克组成的粒子 。
这种无法观测单独夸克的现象被称为“夸克禁闭” 。“夸克禁闭”这种现象并不是因为夸克“尺寸”过于微小(小于10^-18米)而无法单独观测,而是存在一种无法打破的“循环” 。在这里,我们要了解一点的就是,在微观层面,能量与质量的界限是比较模糊的,特别是夸克这种“级别”的,你把它看做是一小团能量也是可以的 。对于质子或中子,它们之间结合是由核力,也就是在强相互作用力下结合到一起的,只要有足够的能量就可以把它们分开 。
但这种“蛮力”对夸克则行不通,目前对于“夸克禁闭”的解释比较流行的是用弦理论,夸克之间是由强子连接的,而强子可以认为是一个极短的弦,夸克就是弦的两端,如果想让这个两个夸克分开,就需要很大的能量将这根弦“打断”,然而将两个夸克分开的能量足以在分开夸克的同时又形成新的一对夸克(能量转换为质量),这样一来,新的夸克和原来的夸克就又组成了两对禁闭的夸克 。
捏碎一个夸克需要多大的力量?
被囚禁的夸克和胶子,夸克禁闭


质子、中子等强子是由更加基本的夸克组成 。由于夸克禁闭的原因,夸克不能单独存在或者直接被观测到,对夸克的认识大多是来自于对强子的观测,目前已经发现了6种夸克 。夸克又是由什么组成的?打开夸克需要多少能量呢?回答这样的问题之前需要理解“基本粒子”这一概念 。基本粒子是构成物质的基础,它是构成物质的最小单位 。既然是最小单位,也就是说基本粒子不可以再进一步分割,这不同于很多中国人认同的物质无限可分思想 。

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