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人类是怎么看到夸克的?夸克由什么组成的?看完明白了!
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2023.01.26 河南

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人类是怎么看到夸克的?夸克由什么组成的?看完明白了!夸克是强子(质子、中子、介子、重子)的组成基本单元,夸克通过胶子相互结合,然后组成质子、中子等强子。

夸克有一种夸克禁闭现象,即夸克在现有物理条件下无法单独存在,它无法被直接观测到或者被分离出来。所以说,人类无法直观地“看到”夸克,甚至不能够像观测电子、质子、中子等基本粒子那样通过一些物理效应观测。既然夸克不能够观察,那物理学家如何证明夸克的存在呢?

其实,最早的时候夸克学说确实只是一种理论模型,它由默里盖尔曼提出,目的就是为了解释粒子对撞机里面高速质子相互撞击后,出现了百十种陌生粒子。当时为了命名这些粒子,物理学家没少浪费心力。聪明的盖尔曼认为,如果质子和中子还有更为细微的结构,则可以很好的解释这些强子对撞之间的新粒子生成反应。于是,他提出了夸克模型。在他提出夸克模型之后,虽然有部分物理学家承认了他的理论并对夸克理论进行了完善,但是苦于没有直接的证据证明夸克存在,人们对于夸克学说的正确性一直保持着怀疑态度。

就像现在的超弦理论,虽然可以很好地统一相对论和量子力学,但是苦无实验证明而得不到承认。直到后来大型强子对撞机的应用,使得科学家们可以更加仔细的研究粒子对撞的过程。在经过复杂的计算之后,科学家们发现夸克理论的预言和实际结果完美符合。于是,在1990年诺贝尔物理学将颁给了夸克模型,标志着人们经过了三四十年的摸索终于承认了夸克的存在。

当然了,虽然现在技术无法看到夸克的存在,当并不意味着未来人们无法直接观测到夸克的存在。夸克的结构太小,人们除了使用高速粒子撞击对其产生一些作用力外,其它手段几乎毫无办法。不过,随着人类对微观世界认识的加深,相信总有一天人们会直观地“看”到夸克,甚至“看”到比夸克更为细微的结构,也不是不可能。

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