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探索夸克
物質(zhì)是由分子組成的,分子是由原子組成的,原子是由原子核和電子組成的,而原子核是由質(zhì)子、中子(統(tǒng)稱核子)組成的。
這曾經(jīng)是許多人從中學時期就已經(jīng)得到的常識?,F(xiàn)在它應當添上這樣一句:質(zhì)子和中子又是由夸克組成的。
我們知道紛繁復雜、千姿百態(tài)的物質(zhì)細分下去依次是分子、原子、中子、質(zhì)子和電子。這些粒子人們不僅可以通過電子顯微鏡等輔助設備在實驗室直接或間接地觀察到,而且掌握的有關這方面的知識巳經(jīng)在實際中得到了應用 。那么物質(zhì)組成的基本粒子——夸克到底有什么特性呢?
目前物理學家們還沒有辦法得到單獨存在的夸克,但是他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)夸克共有六種:上夸克,下夸克、粲夸克、奇夸克、頂夸克和底夸克。上夸克,下夸克質(zhì)量較輕, 而其余4種夸克,質(zhì)量較大。一般中子和質(zhì)子都是由上夸克和下夸克組成的。物理學家們還發(fā)現(xiàn)所有的夸克粒子都有其對應的反粒子,如果用外力想強行分開它們,他們會各自迅速找到另外的伙伴。為了揭開夸克的秘密,科學家們通過研究一對正、反粲夸克即粲夸克偶素來推斷粲夸克之間的相互作用,從而推斷夸克的各種特性。
我國物理學家們在北京正負電子對撞機上,把通??梢缘玫降碾娮雍驼娮蛹铀俚胶芨吣芰?,然后讓它們進行碰撞,發(fā)生反應,得到粲夸克偶素??淇藟勖浅6?,需要借助高性能的測量儀器才能 觀測到它曾經(jīng)短暫的存在??淇朔浅P。灾劣谖锢韺W家們把它看成是小到?jīng)]有形狀的一個點;夸克很輕,如果把一個西瓜大的鉛球的質(zhì)量當成是一個氫原子的質(zhì)量,那么*重的夸克質(zhì)量還趕不上芝麻粒大小的棉花呢。
我國科學家在這個領域, 發(fā)現(xiàn)了一系列有意義的反?,F(xiàn)象,做出了多項世界**水平的研究成果, 引起了國際理論界的濃厚興趣和研究熱情,推動了夸克理論的進一步進展。國際粒子物理界權(quán)威文獻《粒子物理評論》(2000年版)收錄的90年代以來的共113項粲夸克偶素物理方面的粒子數(shù)據(jù)中,我國的實驗數(shù)據(jù)就占了74項,占世界數(shù)據(jù)總量的65%. 其中20多項數(shù)據(jù)是國際上**報道的,相當一部分測量達到了世界*高精度。完全可以說我國在這個能區(qū)的研究水平是****。
人類文明的歷史在很大程度上是不斷認識、了解自然力和開發(fā)新能源的過程:從掌握火、馴服化學能到了解原子核和控制原子能,人們仰仗的是物理學的知識。如果有**,我們能夠充分認識基本粒子及其相互之間的作用力并掌握和利用“粒子能”,那么這種利用的效果將是**壯觀的。