为什么地球上会有夸克?

为什么地球上会有夸克?
为什么地球上会有夸克?

为什么地球上会有夸克?
夸克是比原子核还小的物理单位!

19世纪接近尾声的时候，玛丽·居里打开了原子的大门，证明原子不是物质的最小粒子。很快科学家就发现了两种亚原子粒子：电子和质子。1932年，詹姆斯·查德威克发现了中子，这次科学家们又认为发现了最小粒子。 20世纪30年代中期发明了粒子加速器，科学家们能够把中子打碎成质子，把质子打碎成为更重的核子，观察碰撞到底能产生什么。20世纪50年代，唐纳德·格拉泽（Donald Glaser）发明了“气泡室”，...

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19世纪接近尾声的时候，玛丽·居里打开了原子的大门，证明原子不是物质的最小粒子。很快科学家就发现了两种亚原子粒子：电子和质子。1932年，詹姆斯·查德威克发现了中子，这次科学家们又认为发现了最小粒子。 20世纪30年代中期发明了粒子加速器，科学家们能够把中子打碎成质子，把质子打碎成为更重的核子，观察碰撞到底能产生什么。20世纪50年代，唐纳德·格拉泽（Donald Glaser）发明了“气泡室”，将亚原子粒子加速到接近光速，然后抛出这个充满氢气的低压气泡室。这些粒子碰撞到质子（氢原子核）后，质子分裂为一群陌生的新粒子。这些粒子从碰撞点扩散时，都会留下一个极其微小的气泡，暴露了它们的踪迹。科学家无法看到粒子本身，却可以看到这些气泡的踪迹。 气泡室图像上这些细小的轨迹（每条轨迹表明一个此前未知的粒子的短暂存在）多种多样，数量众多，让科学家既惊奇又惑。他们甚至无法猜测这些亚原子粒子究竟是什么。 默里·盖尔曼1929年出生于曼哈顿，是个名副其实的神童。3岁时，他就能心算大数字的乘法；7岁拼单词比赛赢了12岁的孩子；8岁时的智力抵得上大部分大学生。可是，在学校里他感到无聊，坐立不安，还患有急性写作障碍。虽然完成论文和研究项目报告对他而言很简单，他却很少能完成。 尽管如此，他还是顺利地从耶鲁大学本科毕业，先后在麻省理工学院、芝加哥大学（为费米）工作，在普林斯顿大学（为奥本海默）工作。24岁时，他决定集中精力研究气泡室图像里的奇怪粒子。通过气泡室图像，科学家可以估测每个粒子的大小、电荷、运动方向和速度，但是却无法确定它们的身份。到1958年，有近100个名字被用来鉴别和描述这些探测到的新粒子。 默里·盖尔曼认为，如果应用关于自然的几种基本概念，就可能会弄清楚这些粒子。他先假定自然是简单、对称的。他还假定像所有其他自然界中的物质和力一样，这些亚原子粒子是守恒的（即质量、能量和电荷在碰撞中没有丢失，而是保存了下来）。 用这些理论作指导， 到今天为止我们对物质的结构的认识盖尔曼开始对质子分裂时的反应进行分类和简化处理。他创造了一种新的测量方法，称为“奇异性（strangness）”。这个词是他从量子物理学引入的。奇异性可以测量到每个粒子的量子态。他还假设奇异性在每次反应中都被保存了下来。 盖尔曼发现自己可以建立起质子分裂或者合成的简单反应模式。但是有几个模式似乎并不遵循守恒定律。之后他意识到如果质子和中子不是固态物质，而是由3个更小的粒子构成，那么他就可以使所有的碰撞反应都遵循简单的守恒定律了。 经过两年的努力，盖尔曼证明了这些更小的粒子肯定存在于质子和中子中。他将之命名为“k-works”，后来缩写为“kworks”。之后不久，他在詹姆斯·乔伊斯（James Joyce）的作品中读到一句“三声夸克（three quarks）”，于是将这种新粒子更名为夸克（quark）。 美国麻省理工学院(MIT)的杰罗姆·弗里德曼(Jerome Friedman)、享利·肯德尔(Henry kendall)和斯坦福直线加速器中心(SLAC)的理查德·泰勒(RichardTaylor)，因1967年至1973年期间在斯坦福(Stanford)利用当时最先进的二公里电子直线加速器就电子对质子和中子的深度非弹性散射所做的一系列开创性的实验工作而荣获1990年诺贝尔物理奖．这说明，人们在科学上最终承认了夸克的存在． 加拿大人泰勒于1950年获得理学学士学位，1952年获得硕士学位，1962年在斯坦福获得博士学位，1968年成为斯坦福直线加速器中心的副教授，1970年提升为教授．美国人弗里德曼于1950年在芝加哥大学获得学士学位，1953年获得硕士学位，1956年获得博士学位，1960年他以副教授的身份来到麻省理工学院，1967年升为教授，1983—1988年任该院物理系主任．美国人肯德尔于1950年从阿姆海斯特学院获得学士学位，1954年在麻省理工学院获物理学博士学位，两年后任斯坦福的副教授，1967年在麻省理工学院任教授．

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