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  • 1 # 量子科學論

    對宇宙來說,存在什麼樣的物質固然重要。但是如果只有物質的存在,而它們並不會與自身或者對方發生互動,那麼宇宙也會是一片死寂。事實情況並非如此,據我們所知,宇宙中有四種基本力,在這四種基本力的作用下,宇宙呈現出了物質狀態的豐富性和多樣性。下面就先說一下引力和電磁力為強力做下鋪墊,然後在解釋膠子是如何傳遞強力的,以及膠子的型別,為何在理論上允許四夸克和五夸克態的粒子存在。

    引力的傳遞

    這四種力中有些是我們熟悉的,比如萬有引力。在宇宙的最大尺度上,引力不僅是最重要的力,而且可以說是唯一發揮作用的力,是宇宙大小尺度結構形成必不可少的一種力。

    引力的產生是物體固有的質量和能量決定了時空本身是如何彎曲的,而時空的曲率又決定了物體是如何運動和加速的,這就是引力的本質。

    宇宙中目前沒有發現“反質量”或“反能量”導致一些特定的物體被引力排斥而另一些物體被引力吸引。也就是說引力的本質總是具有吸引力,我們可以把質量/能量解釋為單獨的引力電荷。

    電磁力的傳遞

    相對於引力來說,其它的力和相互作用可能更為複雜。以電磁力為例,透過觀察帶電粒子。我們發現有兩種電荷,一種是正電荷,另一種是負電荷,同性相斥,異性相吸。

    例如,中性原子就是電磁學中一個很好的例子,其中帶正電荷的原子核被一群帶負電荷的電子環繞。電子相互排斥,但電子都被帶正電的原子核吸引。只要原子的總電荷為零,並且外部沒有足夠強的輻射能量,原子就會保持穩定和中性。

    我們在基本的量子層面上已經理解了原子是如何工作和保持穩定的。所有帶電粒子之間的相互吸引和相互排斥都是由光子作為介導傳遞電磁力的。

    所以電磁力只需要一個粒子就能同時處理引力和斥力。如果我們進入原子核內部,在基本層面上,這些微小的帶電結構是如何結合在一起的?

    夸克的組合形式,為什麼允許四夸克態和五夸克態的存在

    原子核是由質子和中子組成的,除了氫核本身就只有一個質子。但鑑於質子帶正電荷而中子根本不帶電荷,肯定存在某種額外的力,一種比電磁力更強的力來把核子連在一起。

    事實上,即使是單個質子和中子本身,也需要被稱為“強力”的力來將更加微小的結構結合在一起。因為質子和中子本身不是基本粒子,而是複合粒子,是由更小的、帶非整數電荷的夸克組成的。

    例如,如果沒有另一種電荷附著在夸克上,質子內部的電場就會導致原子核本身分裂,另外除了電荷,夸克還具有三種色荷,要想使得夸克穩定的結合在一起,必須使夸克的色荷呈中性(無色)!

    所以就需要至少把紅、綠、藍三種顏色的電荷加在一起才算中性“無色”,就像紅、綠、藍三種顏色的光加在一起才算白色一樣。

    跟物質和反物質一樣,夸克也有反夸克,所以有顏色(紅色、綠色和藍色)和反色(反紅色是青色,反綠色是紅色,反藍色是黃色)。為了讓色荷加起來是無色的,要麼需要三個夸克或者三個反夸克組合在一起,要麼是一個夸克和一個反夸克的組合。

    如果紅色+綠色+藍色變成白色,但紅色+反紅色也變成白色,這是否意味著綠色+藍色等同於反紅色?是的,至少在顏色上是這樣。這意味著我們可以把一個夸克和另外兩個夸克配對,或者和一個反夸克配對,或者跟另外三個夸克和一個反夸克配對,或者是兩個反夸克對進行配對!只要顏色是白色(或無色)就行。

    這就是為什麼可以有三個夸克的組合,比如質子和中子,或者一個夸克和一個反夸克的組合,比如介子。而且還允許更多夸克的組合形式,只要保證夸克的色荷呈中性就行!

    膠子的種類有哪些,以及膠子是如何傳遞強力的

    扭曲時空的引力或交換光子(不帶電荷)的電磁力不同,強力是透過交換一種新型粒子膠子來起作用的,這種粒子既帶有一種顏色,也帶有一種反顏色!

    膠子負責將單個粒子(如質子、中子和介子)結合在一起,並將較大的原子核結合在一起。

    這是怎麼發生的?

    有了三種顏色(紅、綠、藍)和三種反色(反紅=青色、反綠=紅、反藍=黃),那麼將這六種顏色進行配對是不是就可以得到九種類型的膠子?並不是!

    假設一個紅色夸克,就會發出一個紅/反綠膠子。紅色夸克就會變成綠色夸克,因為顏色是守恆的,這個膠子就會找到一個綠色夸克,把它變成紅色夸克。在這種情況下,夸克的顏色可以互換。

    這就很好地解釋了六種膠子:紅/反綠,紅/反藍,綠/反紅,綠/反藍,藍/反紅,藍/反綠。

    但是其他顏色呢:應該也有紅色/反紅色、綠色/反綠色和藍色/反藍色?

    事實證明,剩下的這三種每一個都沒有固有的顏色,這些量子態被混合在一起。所以我們得到了紅/反紅、綠/反綠和藍/反藍狀態的混合物。下圖:

    但是其中一種三種顏色/反色對的混合物是真正無色的,並且不存在。所以物理上只有8種類型的膠子。

    正是這些膠子在夸克和反夸克之間的交換使得質子,中子,介子,重子,和所有其他原子核保持在一起。如果沒有強力,宇宙只是一片基本粒子的死海。

    然而,我們真實的宇宙遠不止是一個宇宙湯,我們有星系、恆星、行星、重元素、分子、生命,還有你和我。

  • 2 # 宇宙時空聯盟

    你提出的這個小問題原不想回答,畢竟常人對於此事基本都是無力理解又不可能會當真,但為了滿足你的好奇心就簡單說幾句好了,反正這種小事的答案真的太無關緊要了:

    膠子與夸克之間傳遞強核力的方式都是由宇宙暗能量H粒子來助力實現的事,無一例外.而且它們之間強核力的傳遞也全是透過宇宙十維空間達成的,不是由三維空間來達成強核力的傳遞.

    事實上宇宙中早已存在的有的粒子由夸克組成的數量最多的可達到16夸克態,不是人類科學家誤以為的理論上僅有四,五個夸克態呀.

    而今我們宇宙的基本粒子品種數量已被我們的宇宙之王專業升級達到了167278種(原先僅有6787個品種),不是人類物理科學才發現的六十多種基本粒子,所以現代人類科學系統還處於宇宙智慧文明金字塔的底層狀態就十分合理了.

  • 3 # 天山我才

    難於置信,用了兩千多年的浮力定義居然是錯的:

    比如,比重0.7的木塊,取0.7千克放入水中,它的排水量1千克,那麼它的浮力就是1-0.7=0.3千克。0.3千克是木塊在水中真實受力,這個力是向上的,即木塊的浮力。

    而以前定義1千克是浮力,這種定義站不住腳,因為1千克不是木塊水中下方真實受力情況,0.7千克也不是木塊水中上方真實受力情況,它們只是浮力0.3千克的一種演算法,僅此而已。

  • 4 # 13610105967

    不能再分的叫粒子,例如膠子;可以分為粒子和自身反粒子叫波,包括色荷。電子是自身的反粒子叫電波或叫電磁波。夸克是自身的反夸克、介子是自身的反介子、中子、質子這些都由組成自身的夸克或反夸克而成為色荷,最小是非整數的結合而存在。

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