[科普中國]-奇夸克

奇夸克（Strange quark）是基本粒子的一種，是第三輕的夸克，比上夸克與下夸克還輕。在很多種強(qiáng)子里，都可以找到奇夸克，例如，K介子（K）、D介子（Ds）、Σ粒子（Σ）等等奇異粒子。

簡介奇夸克（Strangequark）是基本粒子的一種，是第三輕的夸克，比上夸克與下夸克還輕。在很多種強(qiáng)子里，都可以找到奇夸克，例如，K介子（K）、D介子（Ds）、Σ粒子（Σ）等等奇異粒子。

奇夸克是第二代粒子，帶有電荷?1/3e。如同所有夸克，奇夸克屬于費(fèi)米子，自旋為1/2。奇夸克會(huì)感受到所有四種基本相互作用：引力相互作用、電磁相互作用、弱相互作用、強(qiáng)相互作用。奇夸克的反粒子是反奇夸克，奇夸克帶有負(fù)電荷，反奇夸克帶有正電荷。

1947年，曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)者喬治·羅徹斯特與克里福德·巴特勒從宇宙線在云室里的蹤跡照片找到K介子，其為最早被發(fā)現(xiàn)的奇異粒子。1964年，默里·蓋爾曼和喬治·茨威格為了建立夸克模型而假設(shè)奇粒子的存在。最初證實(shí)這假設(shè)的是物理學(xué)者在斯坦福直線加速器中心于1968年所做的深度非彈性碰撞實(shí)驗(yàn)。這實(shí)驗(yàn)確定上夸克與下夸克的存在，從而延伸至奇夸克的存在，因?yàn)樗鼈兛梢源_保八重道的成立。

歷史在粒子物理學(xué)初期（二十世紀(jì)前半期），質(zhì)子、中子、π介子等等強(qiáng)子類粒子都被認(rèn)為是基本粒子。然而隨著更多強(qiáng)子被發(fā)現(xiàn)，粒子園從1930年代早期與1940年代的幾個(gè)粒子增加到1950年代的幾十個(gè)粒子。然而，有些粒子的平均壽命比其它粒子長久很多，通過強(qiáng)相互作用衰變的粒子的平均壽命大約為10-23秒，而通過弱相互作用衰變的粒子卻可以有約10-10秒。在研究這些衰變時(shí)，默里·蓋爾曼（1953年）與西島和彥（1955年）發(fā)展出奇異性的概念來解釋為什么長壽命粒子的平均壽命比其它粒子長久很多。他們對(duì)于奇異衰變的研究導(dǎo)致蓋爾曼-西島關(guān)系的發(fā)現(xiàn)。

物理學(xué)者起初并不清楚它們彼此之間的關(guān)系。1961年，默里·蓋爾曼與尤瓦爾·內(nèi)埃曼各自獨(dú)立地提出一種強(qiáng)子分類方案，稱為“八重道”，利用SU(3)味對(duì)稱性將強(qiáng)子組織為同位旋多重態(tài)。1964年，蓋爾曼與喬治·茨威格各自獨(dú)立地提出夸克模型，才將同位旋與奇異性背后的物理根據(jù)解釋清楚。在那時(shí)，夸克模型只涉及到上夸克、下夸克與奇夸克。上夸克與下夸克是同位旋的載子，而奇夸克則是奇異性的載子。雖然夸克模型解釋了八重道，并沒有任何實(shí)驗(yàn)證實(shí)夸克的存在，直到 1968年才在斯坦福直線加速器中心找到夸克的蹤跡。深度非彈性碰撞實(shí)驗(yàn)揭示，質(zhì)子具有次結(jié)構(gòu)，質(zhì)子是由三個(gè)更基礎(chǔ)的粒子組成，因此證實(shí)了夸克模型。

剛開始，人們并不情愿辨識(shí)這三個(gè)基礎(chǔ)粒子為夸克，而是青睞理查·費(fèi)曼的部分子模型。隨著時(shí)間演進(jìn)，夸克模型漸漸被廣泛接受（更多細(xì)節(jié)，請(qǐng)參閱條目J/ψ介子，人稱“十一月革命”）。1

夸克模型在粒子物理學(xué)上，夸克模型（英語：Quark Model）是一種根據(jù)強(qiáng)子內(nèi)價(jià)夸克種類的強(qiáng)子分類方案，而價(jià)夸克就是強(qiáng)子內(nèi)的夸克和反夸克，它們是強(qiáng)子量子數(shù)的源頭?？淇耸恰癝U(3)味對(duì)稱”或八重道的基礎(chǔ)，這個(gè)分類方案成功將1950至60年代所發(fā)現(xiàn)的的大量較輕的強(qiáng)子妥當(dāng)編組。它在1960年代后期得到了實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，至今仍是一套既正確又有效的分類法?？淇四Ｐ驮?964年分別由默里·蓋爾曼和喬治·茨威格獨(dú)立提出（另見）。時(shí)至今日，夸克模型已被標(biāo)準(zhǔn)模型所吸收，并成為了它的一部分，標(biāo)準(zhǔn)模型指的是已確立的強(qiáng)相互作用和弱電相互作用的量子場論。

強(qiáng)子并不“基本”，并可被視為“價(jià)夸克”及其反夸克的束縛態(tài)，而“價(jià)夸克”及其反夸克就是強(qiáng)子量子數(shù)的源頭。這些量子數(shù)是識(shí)別強(qiáng)子的標(biāo)簽，可分為兩種。一種從龐加萊對(duì)稱而來，其中J、P和C分別代表總角動(dòng)量、宇稱和電荷共軛對(duì)稱。2

參閱夸克模型

奇異物質(zhì)

奇異夸克團(tuán)

奇異星

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

程鵬 - 副教授 - 西南大學(xué)