21、顶夸克出现！标准模型万事具备在线免费阅读

1974年丁兆忠和李科特共同发现了J/Ψ粒子，1977年莱德曼又发现了Y粒子，至此这个粲夸克和底夸克也被人们在实验当中证实了。这使得夸克模型逐渐的就深入人心了，而且物理学家很开心呐，你两百多种粒子通过不同味道，不同颜色的跨克就可以进行分类了，你看化繁飞剑化繁为简。但是有一个人啊，他却怎么都开心不起来，就是给出跨科理论的盖尔曼，主要就两个原因，第一个是底夸克很孤独啊，人们寓言的与之相对的这个顶夸克迟迟都还没有发现。不过还好啊，终于在1995年顶夸克在实验当中被证实了，此时的盖尔曼已经66岁了啊。你对于这位15岁就上大学了的天才来说，这等待的确有点长了。第二个原因就是夸克，由于夸克禁闭至今为止还没有现身，如今盖尔曼已经是89岁了啊，你这个等待也许会更漫长。那咱们今天就来看一下这两个问题，第一个夸克为什么会被关禁闭呢？之前咱们简单介绍过最早人们发现夸克禁闭是在SLAC做的一系列实验当中得出的结论啊，还记得吧？当时人们使用接近20GeV能量的电子去轰击质子啊。结果发现质子当中啊的确好像有一些这个微小的带电体，但是这个带电体它会是夸克吗？后来随着设备能量的提升，从几十G到几百G啊，到现在的几百T了啊，即便这么高的能量，然后你再使用质子对撞的方法，也不能够看到夸克的真实面貌。所以人们才被迫给出了这个夸克禁闭的说法啊，再后来量子色动力学QCD的出现啊，这夸克禁闭有了另外一种描述，就是由夸克组成的强子颜色叠加必须的是白色啊，也就是红绿蓝每色一种。我们就只能看到白色的粒子，你带有颜色的夸克或者是其他粒子，这都是看不见的啊，或者说是不能够单独出现的，这叫做色禁闭。但是你会发现啊，这种说法也就是换汤不换药，，你只要再继续往下问一层，他就解决不了了。然而1973年啊，有三个人在解决其他问题的时候啊，貌似是给出了这个夸克禁闭的原因，咋回事儿呢？当时的量子场论出现了一点小状况，有一部分人怀疑说你这个量子场论不靠谱，理由很简单，当两个粒子无限接近的时候啊，会出现作用力的无穷大，在物理学史上啊，这个无穷大太可怕了，捅了很多楼子，啥意思呢？举个例子啊，比如说这个最好理解，两个物体的万有引力是和距离的平方是成反比的，对吧？说白了啊，就是这距离越近，引力就会越大。哎，那你就会发现当这个距离趋近于0的时候，它引力就会是无穷大啊，好在啊，宏观当中不存在这个现象，因为即使我这两个手都贴上了啊，实际上啊这两个手的质心中间还是存在一定距离的。但是粒子就不一样了呀，你两个粒子如果要是贴上的话，那就是距离趋近于0啊。哎，其实这会儿人主要针对的就是强力，

因为在四种基本作用力当中强力最强啊，第二是电磁力，如果强力用这个这个相对强度1来表示啊，那电磁力就是1/137，哎，1/137精细结构常数啊，新发现啊，巧合巧合好，排名第三的是弱力。相对强度是10的-13次方啊，最弱的就是引力，相对强度是十的-39次方。所以有一些人啊就抓住这个强力不放了，还有个带头闹事的就是朗道，朗道说你们这个QDC啊很有可能就出现这个作用力无穷大的现象啊，他还给起了个名叫做“朗道奇点”。所以当时有两个人就以“朗道奇点”为靠山，想去证明这个QCD有问题啊，这两个人也是一对师生啊，老师叫做格罗斯学生呢叫做维尔切克。QCD的理论基础是杨米尔斯规范场啊，所以他俩就开始研究这个杨米斯规范场，试图证明他是错误的。结果呢通过数学上一顿推导啊，发现在数学当中这个杨米尔斯规范场中两个粒子无限接近的时候，他们的作用力并不是无穷大的，而是无穷小的，哎，在一定范围内你越接近你这个力就越弱，当时人们就给这个现象起了个名叫做渐进自由。说白了就是在一定范围内，你这个越粒子接近他就越自由，哎，相反离得越远，这个作用力反而就更大了。于是他俩就发表了一篇论文。几乎与同时另外一个人啊叫做波利策，他也得到了相同的答案啊，所以就也发表了一篇论文，还有几个人呢也发现这个渐进自由了啊，不过只是当做这个数学上一些趣事儿，哎，感觉挺好玩，但是都没发表。结果这三个人做梦都没想到，刚一表就引起了巨大的反响。你不但没有证明这QCD理论有问题啊，反而呢让QCD名声大噪，因为渐进自由理论一出现啊，你这朗道奇点自然就没了呀，而且人们还发现这个渐进自由貌似还可以解释夸克禁闭。就是夸克为啥不能单独出现呢？因为你越想把他俩拽开啊，这个强力就会越大，因此也就拽不开了。三个人更没想到啊，随着越来越多这个渐进自由的现象在实验当中被发现啊，时过了31年，也就是到了2004年啊。居然他们还获得了诺贝尔物理学奖，幸福来的太突然了，但是话说回来。到了今天我们再来看夸克禁闭，貌似这渐进自由也不是本质原因啊，只能说渐进自由理论给出了定性的描述，但是他没有定量的解释。到了后来弦理论也试图给出夸克禁闭的原因啊，弦理论认为啊，这夸克之间是一条弦相连接的，当你试图剪断这个弦的时候啊，就会在断开出迅速出现正反这个跨克对，你这样你这条弦又有了新的端点了你就构成新粒子。不过弦理论本身还没有被证实呢，啊，你自然这种解释呃也不太经得住考验。目前人们发现啊，跨科禁闭很有可能是由于真空的性质造成的啊，所以恐怕真正的答案啊我们就只能够在真空里边儿寻找了，但是真空对于我们仍然是一个未解之谜，所以大家就对于这个跨科禁闭啊，就不要再纠结了哈，这个谜团在有生之年应该会揭得开。好，咱们下边儿来说顶夸克寻找的过程，顶夸克和底跨克啊，被人们称作是第三代夸克。当时1974年丁肇中和里克特发现了J粒子之后，其实人们完全有理由相信就是这夸克一共就四种，哎，这就挺好了。你为啥还要额外再预言两个夸克呢？哎，简单和大家说一下，1956年啊，这个杨振宁和李政道二人猜测弱相互作用当中与称是不守恒，随后到了，1957年，就被吴建，雄证实了，这件事在当时来说的确是打破常识的，所以有人就有想法了。说既然宇称不守恒啊，那宇称加上电荷这两个放在一起肯定是守恒的，宇称Partity简写是p电荷charge简写是c，所以当时人们猜测这个cp应该是守恒的。这事谁说的呢？还是朗道啊？结果到了1964两个人克罗宁和菲奇啊，这两个人通过观察中性k阶子的衰变啊，发现弱作用当中cp也不一定守恒啊，叫做cp破坏。克罗宁和菲奇1980年因为发现cp破坏，共同获得了诺奖，后来人们又发现啊，你如果再加上一个参数时间的话，就是cpt啊，他们三个放在一起是严格守恒的，这意味着什么呢？就是理论上你可以通过cpt得到一个镜像的宇宙啊，在另一个宇宙里边儿动量反转，正物质全变成了反物质，然后物理规律保持一样，这个脑洞大吧啊，不过这只是理论上啊。好，咱们说回来，到了1973年，两个日本物理学家小林诚和益川敏英根据k介子衰变当中的这个cp破坏，他就预言了说存在第三代夸克，也就是底夸克和顶胯克。四年之后，1977年底夸克就被证实了，接下来的故事啊，就轮到顶夸克出场了。当时人们预言啊，顶夸克质量是在30~50G电子伏特之间啊，你如果要是这个质量的话，即使概率再低，你用100G电子伏特的质子对撞，你几年之内肯定也会发现。结果是啊，人们撞了十几年都没有发现，那就只能修改理论了，后来又预言这顶夸克质量应该是在180G电子伏特左右，所以当时几个大型实验室啊就开始公开竞争，寻找顶夸克，这其中就包括CERN欧洲核子研究中心啊，Fermilab费米国立加速器实验室、SLAC斯坦福直线加速器中心等。但是最有希望的两个地方就是CERN和Fermilab，因为他俩的能量最高,CERN当时的质子反质子对撞机能够达到620G电子伏特能量啊，而Fermilab的质子质子对撞机能够达到1.8t电子伏特的能量啊，这在当时是相当高的。结果在1992年~1993年之间的Fermilab实验室CDF实验室，这个实验的探测器的名称。一年时间进行了10的12次方就是万亿次碰撞，这其中有1600万次的被认为是有效的就值得分析的结果，然后经过了两年的分析，终于在这1600万次有效碰撞当中找到了12个结果。有可能发现了这个顶夸克，又在这12个结果当中精挑细选出了七个，这七个结果有力的证明了顶夸克是存在的，于是在1995年三月CDF实验小组就赶紧召开了一次紧急会议，当时有名的物理学家都去了，他们共同见证了顶夸克诞生，这件事儿啊，这个费米实验室的cdf探测器功不可没，不过到了2008年啊，这CERN建造了LHC大型强子对撞机之后,cdf就比不过了啊，2011年这cdf就关闭了。顶夸克的发现就意味着小林诚和益川敏英所语言的底夸克和顶夸克终于都被发现了。这二位也是在2008年获得了诺贝尔物理学奖，同年获得诺奖的还有一位日本人啊，叫做南部阳一郎，他因为发现了自发对称性破缺机制也在，2008年获得了诺贝尔物理学奖。可惜的是费米实验室的cdf小组没能拿到诺奖啊，不过确实这cdf有贡献的人太多了啊，而且现在的实验和当年卢瑟福做的实验可大大不一样了，你现在的实验都是协同合作，动不动就几千人啊，相当不容易。至此粒子物理学标准模型当中的61个基本粒子就已经发现了60个了啊，

咱们来算一算啊，怎么是60个呢？首先夸克六种:上、下、奇、璨、底、顶，不过这只是六种味道，你还有色荷呢，就是颜色呀，颜色有三种，这3×6就等于18。然后再加上相应的反粒子，跨克一共是36个。然后轻子是六个：电子、μ子、τ子以及电中微子、μ中微子、τ中微子，再加上他们的反粒子，轻子一共是12个啊，那夸克加上轻子，咱们就理解为构成物质的粒子吧，总共是36+12，这是48个。然后规范玻色子有传递强力的胶子是8种，传递电磁力的光子一种，传递弱力的W+-和z0三种，8加上1加上3，这是12种。48+12刚好是60种。那为啥说现在的标准模型有61种这个基本粒子呢？哎，还剩下一种啊引粒子吗？哎，咱们之前说了啊，引力子不算，呃，引力不在标准模型内，而且引力子也没有被证实。最后一个粒子就是号称上帝粒子的希格斯玻色子，严格来说标准模型要想成立，这希格斯玻色子必须存在，所以人们在建立标准模型的时候啊，就直接把希格斯玻色子放进来了。但是这个上帝粒子啥意思呢？找到了吗？他又为啥必须存在呢？咱们下回接着聊，下期见，拜拜。

更多同类型书籍>>>>

提升学历-成人高考报名入口提升学历-成人高考报名时间成人高考考试时间
业余时间，轻松拿提升学历，知名高校：国家开放大学（免试入学）

成人高考指南

工厂招工小时工

联系方式

1、成人高考介绍 手机号：13333709510(微信同号) 13068761630 张老师

1、成人高考介绍手机号：13333709510(微信同号) 13068761630 张老师