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科学探索

核力、自旋与基本粒子

科学探索万象经验2023-05-08

左手上夸克和下夸克可以通过弱力相互转化,这就是所谓的带电弱力的相互作用,由带 1电荷的W 玻色子或带-1电荷的W-玻色子介导。现在由于某些未知的原因,自然界不会以相同的方式对待右手粒子,例如前面所述的相互作用不会发生在右手上夸克和下夸克上。这意味着右手夸克不能变成其他夸克,并且不存在带电弱相互作用。

夸克还有另一种称为色荷的电荷,或者更准确地说,每种夸克都以红、蓝、绿三种不同的颜色存在。色荷允许夸克通过自然界的另一种基本力——强力相互作用。强力是由另一种称为胶子的玻色子介导的,这种强相互作用将3个不同颜色的夸克结合在一起,在原子核中形成质子或中子。

这些颜色基础来自强力,这种强力是由一种叫作胶子的粒子介导的。就像胶水一样,它把夸克紧紧地粘在一起。有8种不同的胶子具有不同的颜色组合,它们充当颜色从一种夸克传输到另一种夸克的机制,这种颜的色转移是将夸克保持在一起的原因。胶子不是无色的,但在理论上可以把它们结合起来,这样就可以制作一个无色胶子的复合球。但到目前为止,还没有人发现胶子球的存在。

出于某种奇怪和未知的原因,宇宙似乎包含三代粒子。到目前为止我们讨论的只是第一代物质粒子,但还有两代。每一代都包含相同数量的粒子,各代之间的唯一区别是:第二代粒子比第一代粒子重,第三代比第二代重,除此之外我们无法分辨其他差异。

事实证明,左手夸克不仅可以在同一代内的粒子之间转换,还可以跨代转换成质量较小的粒子。例如第二代更重版本的粲夸克,它可以衰变为第一代下夸克。就轻子而言,理论上没有什么可以阻止它们在不同代的粒子之间转换,但迄今为止,从未观察到这种情况。这个是目前的研究领域,有迹象表明这种转变可以存在。