被囚禁的夸克和胶子,夸克禁闭( 二 )


如果夸克真的是最基本的粒子,夸克就不会被继续分割下去 。弦理论认为宇宙中物质的基本单元不是电子、夸克、中微子、光子之类的粒子,而是尺度更小的线状的弦 。用弦理论可以得到非常完美的画面,广义相对论、量子力学能够得到统一,几种相互作用能够统一在一起,弦理论比较接近科学家要寻找的终极理论 。不过弦理论也存在着一些问题,弦理论的预言性不足,目前看也无法得到证伪,这使得弦理论不像是科学,很像是一个数学游戏 。
要检验弦理论,需要建造非常强大的加速器,费米实验室的加速器以及欧洲大型强子对撞机寻找超对称粒子的努力都以失败告终,这使得更多的科学家加深了对超对称粒子或者弦理论的看空 。像杨振宁,他反对建造大型加速器、认为高能物理盛宴已过的一个重要理由就是超对称粒子是猜想中的猜想,这就是他不认可弦理论的一个表现 。若是用加速器去检验弦理论,地球上目前还造不出这样的加速器,加速器恐怕要达到星系那么大 。
夸克禁闭是什么?为什么会使夸克不能单独存在?

被囚禁的夸克和胶子,夸克禁闭


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 。
既然有夸克禁闭,那科学家又是如何知道夸克组成中子质子的?
被囚禁的夸克和胶子,夸克禁闭


通过强子观测知道的 。夸克(quark)在宇宙大爆炸后的10^-10秒形成,宇宙温度下降到100Gev(电子伏特)以下,大爆炸后的10^-6秒,温度下降到夸克不再有足够能量四处游走,而是两、三个组合到一起,成了强子 。夸克是构成物质最基本粒子,它们互相组合成复合粒子——强子,强子里的质子和中子又组成了原子核 。
【被囚禁的夸克和胶子,夸克禁闭】什么是夸克禁闭?这是夸克的一种物理特性,这使得科学家不能直接观测到它或是将它单独分离出来 。在强相互作用力下,带色荷的夸克不能和其它夸克组成粒子,因此由夸克组成的粒子(强子)没有色荷,而无法观测到它 。又因为夸克间的强相互作用力,让夸克会随着距离的增大而增加,因此观察不到单独的夸克 。人们对夸克的了解大多是通过对强子的观测 。

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