众妙之门一超弦理论初探

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发表时间:2019-11-04 01:02:52 更新时间:2021-07-07 03:26:07

楼主:紫光慧明  时间:2019-11-03 17:02:52
开楼。

楼主认为,超弦理论以及后续的升级版本理论将成为解开人类一切未知之迷的最有希望的科学理论,仅管以目前人类的科技手段,现在还无法进行相关的实验验证。但它的进步和完善,真的是破译人类一切未知领域的希望。此贴作为楼主思考宇宙之原始记录。吾之初心为求慧,点击量和回复不重要。当然,有兴趣的朋友也可以参加讨论。大家集思广益也很好的。
楼主:紫光慧明  时间:2019-11-03 17:42:29
超弦理论是现代理论物理学的一个分支,它的出现似乎是为了融合广义相对论和量子力学的分歧而产生的。是人类多名理论物理学精英的智慧的结晶。我为它的站台,表达一份支持,而无论它将来是否被人类证伪。在该理论发展过程中,有五种不同的超弦理论产生。
楼主:紫光慧明  时间:2019-11-03 17:51:31
以下内容引自网络。
在超弦理论的框架里,所有的基本粒子,如夸克、电子、中微子、以及四种基本力作用力粒子(胶子、玻色子、光子、引力子),都可以用类似的方法表示成一小段的不停振动的能量弦线,而各种基本粒子彼此之间的差异只是弦线的长度、振动参数和形状不同而已。

振动的能量线

正是在这些基本粒子都表现出的统一性和一致性,让后来研究弦理论的科学家们突然间意识到,这种基本粒子的一致性非常有可能提示宇宙的本质极可能就是这些不停振动的能量弦线。
而恰逢此时,“奇点”问题对广义相对论的进一步发展产生了限制。
此外,广义相对论和量子力学在尝试对相互间的领域进行解释时被证明具有不可调和的矛盾性。

振动的“弦”

而广义相对论和量子力学是现代物理学的两大基石,二者的这种巨大矛盾导致了整个现代物理学界的地震。
在这种背景下,科学家们纷纷尝试各种出路,如将量子力学宏观化,广义相对论量子化,但是都被证明没有更多出路。
而弦理论研究者们突然意识到自己手中可能拥有一张王牌,这张王牌极有可能就是宇宙的真实本质。
于是在现代物理学的顶端出现了这样一个高亮的声音:自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子,而是很小很小的线状的“弦”!
这个声音一经发出,如雷贯耳!
很多科学家面对着这样一个理论再结合自己的研究数据,突然间他们仿佛看到了上帝之光,他们似乎都看到了“超弦理论”的真实性。

宇宙的膜

于是一大堆人纷纷出来为“超弦理论”站台,这个热闹程度,不亚于当年普朗克发现量子力学,爱因斯坦等一大批学者为普朗克站台一样。
只不过不同的是,普朗克通过实验和数据被证明是对的,而“超弦理论”因为自身要解释的是整个宇宙,一方面不得不面对宇宙各种其他现象数据的挑战,另一方面不得不面对人类科技水平对宇宙观察的局限性,所以超弦理论一直在发展的过程中。
超弦理论遇到的问题

如果你是当时情景下的弦理论研究者,你一旦开始往代替相对论和量子力学方面思考的话,你首先要解决的是,如何通过弦理论来弥合广义相对论描述的宏观世界和量子力学的微观世界的不统一性。
并在这个基础上,如何进一步对“奇点”“黑洞”“宇宙大爆炸”等概念进行描述和解释。

宇宙大爆炸模型

不得不说,弦理论在这几点初步工作还能算是做的比较出色。
为了解释广义相对论和量子力学的矛盾性,弦理论就必须得解释4种基本力(引力、电磁力、强力、弱力)在宏观和微观上的一致性。
在宏观上,引力为什么很小却作用距离很远,而为什么其他三种力作用力很大却作用范围很短。
在微观上,引力在微观粒子的作用机制到底是什么。另外,还有一系列关于弦论解释宇宙的复杂的数学问题和解释现实中一些粒子独特行为。
此外,弦理论还要填补广义相对论中对“奇点”描述的空白等等。
超弦理论对此的解释

为了解释上面的种种现象,主要是为了弥合引力和量子力学,弦理论必须至少拥有10-11个维度才能建立起一个理论框架。
但是,为什么我们只能感受到的只有3维或4维(加上时间),那剩下的维度跑哪去了?
对此,弦论科学家如此解释道:
在宇宙大爆炸之前,宇宙还是一个奇点(普朗克尺度),所有的能量都被压缩在里面,空间曲率无限大(即空间被无线折叠)。当宇宙大爆炸发生后,我们能够感知到的三维空间和第四维度(时间)从中逃逸出来,而原来的7维空间则仍然还遗留在原来的普朗克尺度内。

多维的世界

这种解释基本可以回答这个问题。但是,引力和其它三种基本力的矛盾性又如何解释呢?
曾经引力这个概念将超弦理论拖入了无限深渊。
因为它虽然可以解释基本粒子的弦的本质,也可以在量子力学的范畴里解释另外三种基本力,但是引力呢?为何引力作用范围可以如此之远?
在这种背景下,超弦理论迎来了它的升级,人们将其由线段弦发展成了面状弦,即膜理论(M理论)。膜理论和弦理论本质上是一种理论,只不过膜理论突破了弦理论的“类二维框架”。
弦理论学者认为,宇宙中所有的粒子都被局限在一个四维的膜宇宙中,而膜宇宙又漂浮在一个更高维度的体宇宙里。不过几种特殊的粒子可以从膜宇宙里穿入穿出,其中最出众的就包括引力子。
楼主:紫光慧明  时间:2019-11-03 19:19:11
借此楼,楼主来表达一下对二十世纪最伟大的科学家,理论物理学家,思想家爱因斯坦最崇高的敬意。伽利略,牛顿,爱因斯坦……这些闪耀着光芒的伟大名字,将激励着那些有志的后来者,不畏限难险阻,不畏世人误解和新理论出现时所受的各种怀疑和强大责难。为人类的科技进步,继续负重前行。



楼主:紫光慧明  时间:2019-11-03 19:27:49
狭广义相对论,光量子理论,改变了人类的时空观,揭示了光的本质。在这里,楼主提出一个假设,光,是正负宇宙的临界点。认清光的本质,非常非常之重要。而人类对光的认识,经历了几百年。否定之否定,典型的螺旋式上升的过程。粒子说,波动说,波粒二象性说,光量子说……那么,以后会发展出什么新的学说呢?
楼主:紫光慧明  时间:2019-11-03 22:20:34
如果说超弦理论的第一次革命统一了量子力学和广义相对论,那么近年来发生的弦理论的第二次革命则统一了五种不同的弦理论和十一维超引力,预言了一个更大的M理论的存在,揭示了相互作用和时空的一些本质,并暗示了时间和空间并不是最基本的,而是从一些更基本的量导出或演化形成的。M理论如果成功,那将会是一场人类对时空概念、时空维数等认识的革命,其深刻程度不亚于上个世纪的两场物理学革命。
上一段,引自网络,对作者表示感谢!
楼主:紫光慧明  时间:2019-11-03 22:55:42
楼主想要说的是,超弦理论的成功使二十世纪人类最杰出的两大科技成果,量子力学和相对论完成了逻辑上的自洽,解决了它们之间尖端不可调和的矛盾。而M理论的出现又弥补了超弦理论不足。那么以楼主看来,科学界精英们从数学和物理学的角度来研究宇宙的生成,演变。而道德经和佛经从高级修炼者的角度来描述宇宙的成,住,坏,空的无限循环。其实,殊途同归,只是角度不同罢了。
楼主认为,研究量子力学的精英物理学家,超弦理论的精英科学家们应该是从易经,道德经和佛经中得到了一些启示,一些灵感。数学和逻辑思维无比强大的物理学家们的灵感有一部分来自于道德经。楼主也在这里感恩一下人类的两大智者,老子,和释迦牟尼。当然,也要感谢一下易经的作者文王。
其实,楼主推测,宇宙就是在无比复杂的二进制程序控制下的道的演化,而这个被老子称为众妙之门,玄妙莫测的"道”,就是最小的基能因子,被精英物理学家们称之为弦,而我,则把它称为基能因子。是一种"物质”的不同叫法。
宇宙的奥秘,最终将在人类精英科学家群体的共同努力下,一步一步揭开它神秘的面纱。
楼主:紫光慧明  时间:2019-11-03 23:01:25

楼主:紫光慧明  时间:2019-11-03 23:26:48

楼主:紫光慧明  时间:2019-11-03 23:49:14

楼主:紫光慧明  时间:2019-11-03 23:56:28

楼主:紫光慧明  时间:2019-11-04 11:52:30
量子力学基础---基子粒子模型
共计62种。
62种基本粒子:
一、轻子 (12种){轻子主要参与弱作用,带电轻子也参与电磁作用,不参与强作用。}
01、电子
02、正电子(电子的反粒子)
03、μ子
04、反μ子
05、τ子
06、反τ子
07、电子中微子
08、反电子中微子
09、μ子中微子
10、反μ子中微子
11、τ子中微子
12、反τ子中微子
二、夸克 (共36种)Quark,又译为层子或亏子 (6味×3色×正反粒子=36种)
13、红上夸克
14、反红上夸克
15、绿上夸克
16、反绿上夸克
17、蓝上夸克
18、反蓝上夸克
19、红下夸克
20、反红下夸克
21、绿下夸克
22、反绿下夸克
23、蓝下夸克
24、反蓝下夸克
25、红粲夸克
26、反红粲夸克
27、绿粲夸克
28、反绿粲夸克
29、蓝粲夸克
30、反蓝粲夸克
31、红奇夸克
32、反红奇夸克
33、绿奇夸克
34、反绿奇夸克
35、蓝奇夸克
36、反蓝奇夸克
37、红顶夸克
38、反红顶夸克
39、绿顶夸克
40、反绿顶夸克
41、蓝顶夸克
42、反蓝顶夸克
43、红底夸克
44、反红底夸克
45、绿底夸克
46、反绿底夸克
47、蓝底夸克
48、反蓝底夸克
三、规范玻色子(规范传播子) (14种)
49、引力型-中性胶子(Ⅰ型开弦) 上夸克-上夸克
50、引力型-中性胶子(Ⅰ型开弦) 反上夸克-反上夸克
51、磁力型-中性胶子(Ⅰ型闭弦) (反)下夸克-(反)下夸克
52、磁力型-中性胶子(Ⅰ型闭弦) 夸克-反夸克
53、阳电力型胶子 上夸克-下夸克
54、阴电力型胶子 上夸克-下夸克
55、阳电力型胶子 反上夸克-反下夸克
56、阴电力型胶子 反上夸克-反下夸克
57、光子(光量子)
58、引力子(还是一个假设)
59、W+玻色子
60、W-玻色子
61、Z玻色子
62、希格斯玻色子Higgs Boson
楼主:紫光慧明  时间:2019-11-04 14:45:36
先来理一下思路,简要回顾一下物理学发展史。我们来看一下人类对物质结构的认识逐步深化的过程。涉及到的科学家的名字和科学实验在此略过,那样描述就太长了。在此感谢他们。
万物由分子组成,分子由原子组成,原子是最基本的不可再分了。后来又发现原子还有内部结构。它是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成。对外呈电中性。再后来又发现这极小的原子核内部还有粒子。
原子核由带正电的质子和呈电中性的中子组成。质子质量稍轻。而量子力学认为,质子和中子还有内部结构,它们是由三个夸克和胶子组成的。质子由两个上夸克和一个下夸克构成,(uud)它的性质非常稳定。而中子是由两个下夸克和一个上夸克构成(ddu),其中还有胶子来传递它们之间的强相互作用。质子和中子自旋均为二分之一。见量子色动力学。

楼主:紫光慧明  时间:2019-11-04 17:44:05
夸克模型简介


符号中文名称 英文名 带电量 质量(GeⅤ)
u 上夸克 up +2/3 0.004


u 上夸克 up +2/3 0.004 d 下夸克 down -1/3 0.008 c 粲夸克 charm +2/3 1.5 s 奇夸克 strange -1/3 0.15 t 顶夸克 top +2/3 176 b 底夸克 bottom -1/3 4.7 在量子色动力学中,夸克除了具有“味”的特性外,还具有三种“色”的特性,分别是红、绿和蓝。这里“色”并非指夸克真的具有颜色,而是借“色”这一词形象地比喻夸克本身的一种物理属性。量子色动力学认为,一般物质是没有“色”的,组成重子的三种夸克的“颜色”分别为红、绿和蓝,因此叠加在一起就成了无色的。因此计入6种味和3种色的属性,共有18种夸克,另有它们对应的18种反夸克。 夸克理论还认为,介子是由同色的一个夸克和一个反夸克组成的束缚态。例如,日本物理学家汤川秀树预言的[[π+介子]]是由一个上夸克和一个反下夸克组成的,π-介子则是由一个反上夸克和一个下夸克组成的,它们都是无色的。
楼主:紫光慧明  时间:2019-11-04 18:27:06
夸克简介
下面对夸克作一下简单的介绍,即使是简介看起来也很长了。以下内容引自网络。








楼主:紫光慧明  时间:2019-11-04 18:28:40
夸克的疑问夸克的性质,以及夸克是
一、夸克理论提出的背景 20世纪50年代以前,科学家们按粒子间作用力的特点把粒子分为三大类:第一类是轻子,只参与弱力、电磁力和引力作用,不参与强力作用,而且自旋为半整数的粒子;第二类是强子,不仅参与弱力、电磁力和引力作用,而且参与强力的粒子.强子又可按其自旋的不同分为两大类:一类其自旋为半整数,统称为重子,如质子、中子等,另一类其自旋为整数或零,统称为介子,如π介子等;第三类是传播子,即传递相互作用的基本粒子,如光子〔2〕. 由于粒子中绝大多数是强子,而且轻子只有6个(这里没有包括其反粒子),于是科学家猜测:从某种意义上说,轻子是比强子更基本的粒子,而强子是复合体系,其中包含更少的和更基本的单元,强子是由更简单的粒子——夸克组成的. 二、夸克名字的由来 夸克模型是1964年由盖尔曼(Murrey Gell-Mann)和兹威格(G.Zweig)独立引入的,他们认为强子是由三种更基本的粒子组成的.盖尔曼称组成强子的新粒子为夸克(quarks),而兹威格称它们为爱斯(aces),像纸牌中爱斯(A)一样〔3〕.盖尔曼借用了詹姆斯·乔埃斯(James Joyce)写的一首题为《芬尼根的彻底祭》的长诗中的一句:“向麦克老大三呼夸克”.这里夸克是海鸟的叫声,用三声称呼三种基本粒子〔4〕.夸克的称呼一直被沿用至今.这些名字,无论夸克或爱斯,仅仅表明作者的俏皮话,并没有必要深究. 三、最初的三味夸克 根据夸克模型,通常用u、d、s来代表三个夸克(夸克的总称用q代表),u(up)称为上夸克,d(down)称为下夸克,s(strange)称为奇异夸克或奇夸克,称三种夸克为三味.他们推测出夸克的各种量子数如表1所示.  表1 夸克的量子数 s B Q I Iz S Y 上夸克u 1/2 1/3 2/3 1/2 1/2 0 1/3 下夸克d 1/2 1/3 -1/3 1/2 -1/2 0 1/3 奇夸克s 1/2 1/3 -1/3 0 0 -1 -2/3  注:s为粒子的自旋,B为重子数,Q为电荷,I为同位旋,Iz为同位旋分量,S为奇异数,Y=(B+S)为超荷〔5〕. 由表1可知:夸克的性质是奇特的,而且是带分数电荷,这是人们始料不及的.根据强子结构的夸克模型,重子是由三个夸克构成的,如质子p(uud)、中子n(udd)、Ω-(sss)、Δ-(uuu)等,而介子是由正反两种夸克构成的,如π+(u)、π-(d)等,由夸克的各种量子数可推算出强子对应的量子数,也就是上一层次的性质由下一层次粒子的性质决定的.(注、、为u、d、s的反夸克) 四、夸克的三色 在上述粒子中,如Ω-(sss),Δ++(uuu),由于夸克是费米子(自旋为半整数的粒子),夸克都处于基态时,三个相同的夸克处于相同的状态,这违背了泡利不相容原理(泡利不相容原理:对于半整数的费米子,不允许有两个或两个以上相同的粒子处于同一状态).为解决这个矛盾,1964年格林伯格(D.W.Greenberg)为夸克引入了一个新的量子数——色量子数(这不是光学上真正的颜色的原意,而只是借用了这个名称),以表示同味夸克还有不同的种类,称之为“色荷”(与电荷类比).他根据SU(3)群论,指定夸克有三色:红(R)、黄(Y)、绿(G),如记作ur、uy、ug.这样由带不同色荷的同味夸克构成的粒子就不违反泡利不相容原理.夸克确定具有“色”的第一个证据是在π0介子衰变了两个光为的过程中找到的. 五粲夸克的由来 从1964年起,三夸克模型取得了巨大的成功,并于1968年由费里德曼(Jerome I.Friedman)、肯德尔(Henry W.Kendall)和泰勒(Richard E.Taylor)领导的实验组在斯坦福电子直线加速器上做的电子—质子非弹性散射实验中证实了夸克的存在.该实验结果还表明了质子里的夸克数为3〔6〕.但是,一直到1974年,美籍华人丁肇中在美国布鲁克海汶实验室发现了一个新粒子,命名为J粒子,与此同时里克特(B.Richter)在斯坦福直线加速器中心也找到了同样的粒子,命名为Ψ粒子,现在该粒子叫做J/Ψ粒子.它不能用通常的三味夸克来构成,因此又引入了一种新夸克,用c来表示,c(charm:可爱和迷人的意思)称为粲夸克.J/Ψ粒子是由粲夸克和反粲夸克构成的,粲夸克的最主要特征是它具有了一个新的量子数即粲数C,粲夸克和反粲夸克的粲数分别是+1和-1. 六底夸克和顶夸克的由来 1977年,雷德曼(Leederman)小组在美国费米实验室发现了新粒子Υ,为解决粒子Υ不得不引入第五种夸克,它被取名为底夸克(bottom)或美(beauty)夸克,用第一个字母“b”来表示.Υ粒子是由底夸克和反底夸克构成的.底夸克的电荷为-1/3,从对称性考虑似乎还应存在一种电荷为+1/3的夸克,这种夸克被取名为顶夸克(top)或真(truth)第六味夸克,用第一个字母“t”来表示.直到1994年5月,美国费米实验室宣布发现了第六味夸克,据目前的理论,夸克只有六种且已全部被找到.粲夸克、底夸克、顶夸克的量子数如表2所示. 表2 s B Q I Iz S Y 粲夸克c 1/2 1/3 2/3 0 0 0 4/3 底夸克b 1/2 1/3 -1/3 0 0 0 -2/3 顶夸克t 1/2 1/3 2/3 0 0 0 4/3 在粒子物理学中有一个“标准模型”,这个标准模型告诉我们,组成自然界万事万物的基本粒子是夸克和轻子.夸克构成了中子、质子和所有的原子核.它有六味三色.轻子有带电的和不带电的,带电的轻子是电子e、u子和τ重轻子,不带电的有电子中微子νe,μ子中微子νμ和τ中微子ντ,而且夸克和轻子都是成对的,即有三对夸克和三对轻子.一般称三代:  第一代(νe,e)——(u,d);  第二代(νμ,μ)——(c,s);  第三代(ντ,τ)——(t,b). 其中第二代、第三代粒子好像是第一代粒子的重复再现,除了子一代比上一代质量大以外,其它物理性质各代都是非常相似的〔7〕. 七夸克是如何组成强子的 量子色动力学认为,带色的夸克通过交换胶子(胶子是强子中的电中性粒子,顾名思义,其作用是使夸克粘合而形成强子,胶子有八种)而结合,即夸克与夸克、或夸克与反夸克、或反夸克与反奈克之间通过胶子而结合在一起.凡带有色荷的粒子能放出和吸收胶子,从而实现强相互作用.吸收和放出胶子可使夸克改变颜色.而原子核内的核力是核子内夸克之间强相互作用力的剩余效应. 八夸克的渐近自由和红外禁闭 在线度大约小于10-14cm、相应能量大于1GeV(1GeV=109eV)的区域内,夸克之间的距离越小(或能量越高),则相互作用强度越小,这个结果称为“渐近自由”.在这样的距离上,夸克的行为像是一些独立的粒子,它们之间不存在强相互作用力.然而,当能量大约小于1GeV,距离接近或大于10-13cm时,夸克间的强相互作用力似乎会很快变得非常大,以至于不可能将它们分开到宏观距离而成为自由夸克.这种情况称为“红外禁闭”.强作用的红外禁闭性质表明,自由夸克不能存在,它只能永远被禁闭在强子内〔8〕. 夸克是否就是自然界中最小的不可再分割的粒子呢?在现在的高能物理的尺寸范围内(10-16cm),夸克仍是点粒子,没有结构.但有人估计,夸克极有可能是有结构的.我们期待科学的进一步发展. 1、所有的重子都是由三个夸克组成的,反重子则是由三个相应的反夸克组成的,比如质子,中子。
质子由两个上夸克和一个下夸克组成,中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。 6种夸克[编辑本段]性质 它们具有分数电荷,是电子电量的2/3或-1/3倍,自旋为1/2或-1/2。 最初解释强相互作用粒子的理论需要三种夸克,叫做夸克的三种味,它们分别是上夸克(up,u)、下夸克(down,d)和奇夸克[1](strange,s)。
1974年发现了J/ψ粒子,要求引入第四种夸克粲夸克(魅夸克)(charm,c)。1977年发现了Υ粒子,要求引入第五种夸克底夸克(bottom,b)。1994年发现第六种夸克顶夸克(top,t),人们相信这是最后一种夸克。
夸克理论认为,所有的重子都是由三个夸克组成的,比如质子(uud),中子(udd);反重子则是由三个相应的反夸克组成的。夸克理论还预言了存在一种由三个奇异夸克组成的粒子(sss),这种粒子于1964年在氢气泡室中观测到,叫做负ω粒子。
顶、底、奇、魅夸克由于质量太大(参见下表),很短的时间内就会衰变成上夸克或下夸克。 夸克按其特性分为三代,如下表所示: 世代 自旋 特色 中英文名称 符号 带电量 / e 质量 / MeV。
c-2 1 + 1/2 Iz=+1/2 上夸克(Up quark) u + 2/3 1。5 to 4。0 1 − 1/2 Iz=−1/2 下夸克(Down quark) d − 1/3 4 to 8 2 − 1/2 S=−1 奇异夸克(Strange quark) s − 1/3 80 to 130 2 + 1/2 C=1 魅夸克(Charm quark) c + 2/3 1150 to 1350 3 − 1/2 B′=−1 底(美)夸克(Bottom quark) b − 1/3 4100 to 4400 3 + 1/2 T=1 顶(真)夸克(Top quark) t + 2/3 171400 ± 2100 中国的部分物理学家称夸克为层子,因为他们认为:即使层子也不是物质的始元,也只不过是物质结构无穷层次中的一个层次而已。
在量子色动力学中,夸克除了具有“味”的特性外,还具有三种“色”的特性,分别是红、绿和蓝。这里“色”并非指夸克真的具有颜色,而是借“色”这一词形象地比喻夸克本身的一种物理属性。量子色动力学认为,一般物质是没有“色”的,组成重子的三种夸克的“颜色”分别为红、绿和蓝,因此叠加在一起就成了无色的。
因此计入6种味和3种色的属性,共有18种夸克,另有它们对应的18种反夸克。 夸克理论还认为,介子是由同色的一个夸克和一个反夸克组成的束缚态。例如,日本物理学家汤川秀树预言的[[π+介子]]是由一个上夸克和一个反下夸克组成的,π-介子则是由一个反上夸克和一个下夸克组成的,它们都是无色的。
除顶夸克外的五种夸克已经通过实验发现它们的存在,华裔科学家丁肇中便因发现魅夸克(又叫J粒子)而获诺贝尔物理学奖。近十年来高能粒子物理学家的主攻方向之一是顶夸克 (t)。 至于1994年最新发现的第六种“顶夸克”,相信是最后一种,它的发现令科学家得出有关夸克子的完整图像,有助研究在宇宙大爆炸之初少于一秒之内宇宙如何演化,因为大爆炸最初产生的高热,会产生顶夸粒子。
研究显示,有些恒星在演化末期可能会变成“夸克星”。当星体抵受不住自身的万有引力不断收缩时,密度大增会把夸克挤出来,最终一个太阳大小的星体可能会萎缩到只有七、八公里那么大,但仍会发光。 夸克理论认为,夸克都是被囚禁在粒子内部的,不存在单独的夸克。
一些人据此提出反对意见,认为夸克不是真实存在的。然而夸克理论做出的几乎所有预言都与实验测量符合的很好,因此大部分研究者相信夸克理论是正确的。 1997年,俄国物理学家戴阿科诺夫等人预测,存在一种由五个夸克组成的粒子,质量比氢原子大50%。
2001年,日本物理学家在SP环-8加速器上用伽马射线轰击一片塑料时,发现了五夸克粒子存在的证据。随后得到了美国托马斯·杰裴逊国家加速器实验室和莫斯科理论和实验物理研究所的物理学家们的证实。这种五夸克粒子是由2个上夸克、2个下夸克和一个反奇异夸克组成的,它并不违背粒子物理的标准模型。
这是第一次发现多于3个夸克组成的粒子。研究人员认为,这种粒子可能仅是“五夸克”粒子家族中第一个被发现的成员,还有可能存在由4个或6个夸克组成的粒子。 陆陆续续地,共有九个实验群组宣称发现了penta-quark的证据。
但是在其它较高能的实验组及其数据中,包括使用轻子对撞器如德国 DESY 的 ZEUS 实验,以及日本 KEK 的 Belle 与美国 SLAC 的 BaBar 两大 B介子工厂实验、以及使用强子对撞器的美国 费米实验室中的 CDF 与 D∅ 实验,都没有观测到应该存在的证据。
因此,所谓的五夸克粒子(penta-quark)存在与否,还是一个极具争论性的话题。同时,春天八号也计划将会再提升其效能,以比目前强10倍的辐射光,获取更大量的实验数据,来进行统计上的确认。 现在人类只是大胆假设、科学求证,夸克是为了解释一些目前人类无法解释的现象而提出的可能存在的假设,但人类一直没找到夸克存在的直接证据。
楼主:紫光慧明  时间:2019-11-04 19:10:58
已知的夸克有三代六族,每一族夸克都可以有六种颜色的属性。第一代是上下夸克,第二代是奇异夸克和桀夸克,第三代是底夸克和顶夸克。三代夸克的质量差别巨大,由于质量大的夸克容易通过弱相互作用衰变为质量小的夸克,我们通常只能看到质量最小的第一代夸克组成的物质。也就是质子和中子。

有上夸克和下夸克组成的重子可以是上上上、上上下(质子)、上下下(中子)、下下下。其中第一个和最后一个由于泡利不相容原理只能处于高自旋态,能量大,容易衰变。所以真正相对稳定的只有中间两个,分别是质子和中子(其中单个中子也并不稳定,会发生贝塔衰变,只不过当中子和质子形成原子核后,核内的中子却并不容易衰变;而质子在标准模型中是很稳定的,目前还没有实验证实质子的衰变,但是人们还一直在寻找,因为在一些大统一理论中质子也是会衰变的,但不管怎么说它肯定是重子中最稳定的)。

由于形成色单态的强相互作用过于强大,强子中的夸克被束缚在极小的范围内。在如此小的范围内,量子涨落效应明显,这三个夸克会不停从真空中扯出许多正反夸克对,它们不断产生湮灭。也就是说强子中并不只是有三个或两个夸克,而是还有许许多多称为海夸克的幽灵组成。
楼主:紫光慧明  时间:2019-11-04 19:47:16
这是楼主目前为止在网上所见过的最通俗,最简要,最幽默的关于理论物理的小短文了,把它分享给朋友们。
1. 一开始,牛顿研究小球的运动,关心的是小球三个空间坐标 x, y, z 随时间 t 的「演化」:
于是有了牛顿力学。

2. 后来,海森堡说空间坐标要「量子化」,给空间戴了个帽子:

于是有了量子力学。

3. 然后爱因斯坦说,时空要平等!时间没戴帽子,空间凭啥要戴帽子。于是空间跟时间一样成了普通坐标,大家都把帽子扣在了「场」的头上:

于是有了量子场论。

4. 不过,有人说,爱平等更爱帽子,不如大家都戴帽。空间戴了帽子,时间也该戴个帽子。戴了帽子的时间 没法再当坐标,于是引入一个新参数充当「演化」坐标:

于是有了「马甲」版相对论量子力学。

5. 再后来,又有人说,要搞就搞大的。再多引入个参数,玩俩参数的:
于是就有了弦论。

归纳一下:
牛顿力学 = 经典 + 点粒子
量子力学 = 量子 + 点粒子
量子场论 = 相对论 + 量子 + 时空场
「马甲」版相对论量子力学 = 相对论 + 量子 + 点粒子

弦论 = 相对论 + 量子 + 一条弦
只可惜,理论物理学真要这么简单那就好了。呵呵。
楼主:紫光慧明  时间:2019-11-04 23:40:39
听说中国正在研究弦理论的不超过5个人,北大,清华,中科大,……没有一个研究生把研究课题放在这上面。中国的理论物理学家对弦论和M理论不屑一顾。心中涌出一股深深的悲凉。楼主虽有志于此,却力不从心。楼主数学素养比较差。难道因为短时间内无法应用到现实的M理论,因不能带来名利竞要被国内的精养所
放弃?难道未来的宇宙大一统理论,将给人类带来划世代革命的宇宙大一统理论还要在西方诞生??伟大的理论还要在美国出世??楼主想说的是,量子力学绝非十全十美。
楼主:紫光慧明  时间:2019-11-05 13:29:04
站在人类理论物理学最高端的超弦理论以及它的升级版M理论,是人类物理学精英集体智慧的结晶,当然,不可否认,这少数的精英是西方人。他们那高深莫测的理论,精确细致严密的数学推导,几近完美。楼主在此再次感谢他们的杰出贡献。然而,楼主要说的是。
这几近完美的理论,只是人类新纪元的起点!千里之行,始于足下。楼主在此大胆预言。起点之后的突破口,会出现在东方,在中国。而这个带来突破的人,却是一个修行者。为免引起科学迷们的心理不适,以及随之而来的攻击。楼主就不再多说了。不用乱猜测,那个人不是我。楼主是个愚钝无比之人,几近白痴。只想做一颗铺路之石,于我心,足矣!行吾愿,默默前行……

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