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SU(3)夸克模型?可別以為這東西很學術!

2022-09-06由 天文線上 發表于 林業

白介子是什麼種子

SU(3)夸克模型?可別以為這東西很學術!

本文參加百家號 #科學了不起# 天文航天系列徵文賽。

我將在倒數第二段給出快速回答,但首先,我將介紹一些粗淺的背景知識。

夸克是組成質子和中子(以及許多其他物質)的粒子。它們被一種“強大的力量”維繫在一起。就像電磁力一樣,這種強力對一種電荷有反應,但在這種情況下有三種不同的電荷。

SU(3)夸克模型?可別以為這東西很學術!

電荷只由正電荷和負電荷組成,而強力的電荷則由正電荷紅、負電荷紅、正電荷藍、負電荷藍、正電荷綠、負電荷綠(更常見的叫法是正紅、反紅、正藍、反藍、正綠、反綠)組成。這種電荷叫做“色荷”。(紅色、綠色和藍色只是我們選擇的標籤。我們也可以用Moe, Larry和Curly來稱呼,使用顏色作為標籤的優點如下所示。)

SU(3)夸克模型?可別以為這東西很學術!

圖解:粒子物理標準模型的粒子成分。

我們觀察到所有的粒子都是無色的。就像你可以把帶負電荷的電子和帶正電荷的質子結合起來形成一箇中性的氫原子,你也可以把一個正紅夸克和一個反紅夸克結合起來形成一個無色的粒子。

SU(3)夸克模型?可別以為這東西很學術!

圖解:粒子物理標準模型的粒子成分。

電荷中不存在色荷的另一個特徵是,三個夸克是可以合併成無色粒子的。由紅夸克、藍夸克和綠夸克組成的粒子是無色的(反紅夸克、反藍夸克和反綠夸克也是如此),就像分層的紅、藍、綠濾光片不會透過任何顏色的光一樣——因此我們選擇彩色的標籤會更好。

SU(3)夸克模型?可別以為這東西很學術!

圖解:圖一:偽標量介子九重態。八重態的組成部分用綠色表示,而單態則用品紅色表示。八重道這個名字就是從這個分類中推論出來的。

實際上,我們可以多說一些關於所觀察到的粒子的顏色屬性。除了是無色的,它們還必須在被稱為“SU(3)轉換”的作用下保持不變。(為了明白這是什麼意思,我們想象一下保持三角形不變的旋轉。你會看到如果旋轉120度,240度,360度,三角形還是原來的樣子。這些變形是另一組叫做SO(3)的元素,與SU(3)相關。)這種在SU(3)變換下的對稱性使它成為SU(3)夸克模型。

SU(3)夸克模型?可別以為這東西很學術!

圖解:圖一:偽標量介子九重態。八重態的組成部分用綠色表示,而單態則用品紅色表示。八重道這個名字就是從這個分類中推論出來的。

當然,我還沒有告訴你這到底意味著什麼——為此,你應該讀本介紹粒子物理學的書。(為了迷惑你們,實際上還有另一種與夸克有關的SU(3)對稱性,在“味”而不是顏色之間——但它只是近似的,而且它甚至只接近於真實的夸克最輕的三種味。)

SU(3)夸克模型?可別以為這東西很學術!

圖解:圖二:自旋為0的偽標量介子所形成的九重態。

圖解:圖二:自旋為0的偽標量介子所形成的九重態。

圖解:圖三:自旋為1的介子所形成的九重態。

順便說一句,你可能想知道,如果質子和中子是無色的,那它們是如何被強大的力保持在原子核內的?我們在電磁學中也看到了類似的現象:中性分子有時會被範德華力相互作用,也就是電磁作用,連在一起。這是因為正電荷和負電荷相互抵消了,所以抵消並不完美。然而,有著強大力量的情況有點不同。這種強大的力產生了一種叫做介子的粒子,介子在複合粒子之間傳遞這種力。

SU(3)夸克模型?可別以為這東西很學術!

圖解:圖三:自旋為1的介子所形成的九重態。

在粒子物理學中,夸克模型是根據原子價夸克(產生強子量子數的夸克和反夸克)對強子進行分類的方法。夸克模型是“SU(3)群”的基礎或者說是八重法,成功的分類組織了大量的輕強子,這些輕強子從20世紀50年代開始被發現,一直持續到60年代。

SU(3)夸克模型?可別以為這東西很學術!

圖解:圖四:自旋為1

圖解:圖四:自旋為1

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的重子所形成的八重態。

它在20世紀60年代末開始得到實驗驗證,是迄今為止有效的分類方法。夸克模型由物理學家默裡·蓋爾曼和喬治·茨威格於1964年獨立提出。今天,這個模型基本上被吸收為已建立的強和電弱粒子相互作用的量子場論的一個組成部分,稱為標準模型。

的重子所形成的八重態。

1。WJ百科全書

2。天文學名詞

3。 Sara Slater-舟舟

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