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  • 1 # 清風正陽

    在回答這個問題前,對“發現”這個詞,應該先明確一下。

    生活中,發現(觀察)就是看到、聽到、摸到等,也就一個物件能被人類的感官明確地感覺到。這種感覺應該滿足幾個要求:第一,感官正常的人都能感覺到,不依賴於觀察者;第二,滿足同樣的客觀條件下,總能被觀察到,不依賴於時間和地點。

    研究中的發現(觀察)應該具有以上的基本兩個特點,但是也有所不同。第一,不再侷限於感官直接感知。比如,看到可見光的時候,人會有明亮和顏色的反應;但是其它的電磁波人是看不到的,但是如果觀察到它們的效應,我們也認為是看到了這類電磁波,例如,紅外線的熱效應,紫外線對熒光物質的作用,X 射線成像,微波通訊等。第二,觀察者對於被觀察者的影響有時不能忽略。比如,我們向一個黑屋子裡扔乒乓球並統計彈回的乒乓球的資料來推斷屋裡有某個物體及其特點,總得假設乒乓球遠小於這個物體,從而認為乒乓球對該物體的影響可以忽略;如果這個屋子裡的物體就是乒乓球,那麼推斷過程會比較困難。這種困難,在粒子物理中會比較典型,量子力學發展史上的這類討論非常多。

    下圖著名的盧瑟福散射實驗,就是一個丟乒乓球的典型例子,把 alpha 粒子射向金箔(金原子),根據散射的 alpha 粒子來推斷金原子的結構。這個實驗確立了現代原子模型的基礎。

    粒子物理中的觀察過程,比如夸克的發現,也必須滿足以上的兩個要求:第一,不依賴於觀察者,第二,不依賴於時間和地點。

    再說夸克的發現。當人類發現了質子、中子、電子後,又發現了一系列的“基本”粒子:上百種的介子和重子,這時候,大家都開始懷疑,這些粒子難道真的都是基本的?回想下元素週期表發現時的情形,這多麼相似。

    實驗上尋找夸克是一個更傳奇的過程。雖然到現在也沒找到自由的夸克,但是我們的確看到了夸克存在的效應。具體還是散射實驗,比如用電子去打質子,“看”到了質子的結構,符合夸克模型的預言;再比如正負電子湮滅實驗中觀察到三噴注現象,可以用夸克和膠子噴注完美解釋。後來,理論的發展可以解釋為什麼無法觀察到自由夸克後,這種無法直接被“看”到的基本粒子也就被大多數人所接受。

    下圖是一個四噴注事例(也就是四個夸克事例)在探測器中的行為。

    到目前為止,實驗上無法在10^(-18)米的尺度以上“看”到夸克的內部結構,故將其視為基本粒子。也許,隨著實驗條件的改善,夸克的角色會發生變化,不再“基本”,也未可知。

  • 2 # 孤猴78345271

    原創思想,準確地說,所謂分數電荷的夸克不過是蓋爾曼躲在象牙塔裡,冥思苦想出來的產物,迄今為止,恐怕夸克是最複雜的粒子物理理論,然而根本就沒有發現過分數電荷的單個夸克,後來,維爾切克先生又牽強附會扯淡一個所謂的漸進自由,又獲得諾獎,可不僅僅杜撰的夸克沒有找到,連所謂的膠子也沒有找到,說得好聽一點,夸克是個半拉子工程,說得難聽一點,根本就是子虛烏有! 夸克的演出,應該謝幕了!

  • 3 # 軍機處留級大學士

    據資料顯示,五十五年前的1964年,兩位物理學家獨立提出了被稱為夸克的亞原子粒子的存在。

    物理學家默裡·蓋爾曼和喬治·茨威格正在獨立研究粒子物理中強相互作用對稱性的理論。在這個框架內,他們提出強相互作用粒子——強子——的重要性質可以解釋,如果它們是由組成粒子組成的話。

    1961年,默裡·蓋爾曼提出了一種對稱方案,他稱之為八重法,這是基於數學對稱性稱為SU(3)。把強子分成兩大類,就像週期表把化學元素分類一樣,他獲得了1969年諾貝爾物理學獎。

    默裡·蓋爾曼在這項工作的基礎上建立了一個新模型,該模型可以成功描述質子和中子的磁性。但是默裡·蓋爾曼的模型要求存在三種新的基本粒子,他稱之為“夸克”。

    默裡·蓋爾曼說,他首先想出了“夸克”這個讀音,後來在詹姆斯·喬伊斯的作品《芬尼根守靈夜》中偶然發現了“三個夸克代表集合記號”這個短語。喬伊斯大概是想讓這個詞和“馬克”押韻,從那以後人們在發音上就有了分歧。

    物理學家喬治·茨威格在書中提出:“介子和重子都是由一組三個叫做ace的基本粒子構成的。”雖然茨威格對粒子的命名不成立,但他表明強子的一些性質可以透過將它們視為其他組成粒子的三倍來解釋。

    默裡·蓋爾曼夸克和茨威格ace必須具有與電子或質子相等的電荷,這表明對這些成分的實驗研究將揭示它們是否存在。

    1968年,麻省理工學院和SLAC大學的斯坦福直線加速器中心(SLAC)一系列電子質子散射實驗在美國揭示了核子有內部結構的最初跡象。實驗小組向質子發射電子,觀察電子是如何彈開的。散射模式被認為是由質子內部的點狀粒子引起的。在隨後的幾年裡,透過將這些結果與歐洲粒子物理研究所中微子散射的其他結果相結合在,很明顯這些成分確實對1/3和2/3有符合之處。

    夸克現在是宇宙標準模型的關鍵部分。在歐洲核子研究中心的許多實驗中,包括那些大型強子對撞機(LHC),物理學家們正在以越來越高的精度測量默裡·蓋爾曼和茨威格粒子(夸克)的性質。

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