夸克是所有问题的基础

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夸克是所有物质的基本成分,但似乎没有任何结构,似乎是不可分割的。blackjack3d/getty图像

质子和中子,形成核的颗粒原子,似乎真的很小。但是科学家说,这些亚原子粒子本身是由更小的东西组成的 - 粒子称为夸克

“好吧,我认为最简单的方式是,夸克是物质的基本组成部分,在我们周围的所有东西中。”杰弗里·韦斯特。他是一个理论物理学家,创立了高能量物理Los Alamos国家实验室的小组,现在是Shannan杰出教授圣达菲研究所。(他还是2017年畅销书的作者”规模,“关于管理物理世界结构和成长的数学定律如何适用于生物学生活和人类社会。)

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像电子和其他钩子,夸克似乎没有任何结构,似乎是不可分割的,因为解释了墨尔本大学的粒子物理学家武库库(Takaski Kubota)在谈话中。

夸克很小,甚至试图表达其估计的大小是令人难以置信的。伦敦大学学院物理教授乔恩·巴特沃思(Jon Butterworth)解释了夸克的半径大约比质子小的2,000倍,而质子的半径又小于2.4万亿倍的沙子。

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1964年首次提出的夸克的存在

夸克的存在是由加利福尼亚理工学院理论物理学家于1964年首次提出的默里·盖尔·曼(Murray Gell-Mann),开发的关键人物之一标准型号粒子物理。盖尔·曼(Gell-Mann),赢家1969年诺贝尔物理奖,发现解释质子和中子的特性要求它们由较小的颗粒组成。同时,另一位加州理工学院的物理学家,Georg Zweig,也独立提出了这个想法。

夸克的存在得到了证实实验进行了从1967年到1973年在斯坦福线性加速器中心。

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正如韦斯特所说,关于夸克的奇怪之处之一是可以观察到它们,但不能隔离。他说:“有微妙的差异。”“它们就像电子一样,电子是基本的,但是有了电子,我们可以观察并隔离它们。您可以指向电子。用夸克,您不能将其从细胞核中取出并将其放在桌子上,检查它。”

取而代之的是,通过使用巨大的粒子加速器,科学家加快了电子的速度,并使用它们来探测细胞核的深度。如果它们内部足够深,电子将撒夸克,可以使用非常复杂的检测器来测量。韦斯特说:“我们重建了质子和中子由目标组成的目标。”“您会看到我们识别为夸克的这些小点对象。”

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有六种类型的夸克

夸克有分数费用与它们形成的质子相比。有六种类型的夸克基于质量,颗粒也具有称为颜色的质量,这是描述如何强力将它们放在一起。颜色由脾气- 一种将夸克结合在一起的强力的使者。(它们类似光子

一个团队堪萨斯大学物理学家计划使用安装的设备大的强子对撞机这是一个巨大的颗粒加速器,位于法国和瑞士之间的17英里(27公里)隧道中,以研究夸克与胶子之间的强相互作用。

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堪萨斯大学物理学教授克里斯托夫·罗伊恩(Christophe Royon)解释说:“想法是要更好地了解质子和重离子结构(例如铅),并研究一种称为饱和的新现象。”在电子邮件中。“当两个质子或两个离子以非常高的能量碰撞时,我们对它们的亚结构(夸克和胶子)敏感 - 我们可以探测某个区域,在某个区域中,胶子的密度很大。”

Royon继续说:“当地铁完全拥挤时,纽约的地铁将是纽约的地铁。”“在那种情况下,脾气不像单一身份一样行为,而是可以表现出与拥挤的地铁一样的集体行为,如果有人跌倒,每个人都会感觉到它,因为人们彼此之间如此亲近。质子或重离子可以像固体物体一样表现,例如玻璃,称为彩色玻璃冷凝物。这是我们想要在LHC上看到的东西,也是在美国未来的电子离子撞机上看到的东西。”

Royon说,找到这种密集的Gluon材料存在的证据将回答有关夸克最大的未解决问题之一。他说:“这是一种新的问题。”“一些提示已经出现在相对论的重离子对撞机或大型强子对撞机上,但尚无肯定。这将是一个重要的发现,大型强子对撞机和电子离子对撞机都是理想的机器。”

科学家还想知道是否有比夸克更小的东西。“这就提出了一个问题,还有另一个层次吗?”韦斯特说。“我们不知道答案。”

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