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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(xué)時(shí)期就已經(jīng)得到的常識(shí)?,F(xiàn)在它應(yīng)當(dāng)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(fù)雜、千姿百態(tài)的物質(zhì)細(xì)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(shè)備在實(shí)驗(yàn)室直接或間接地觀察到,而且掌握的有關(guān)這方面的知識(shí)巳經(jīng)在實(shí)際中得到了應(yīng)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(xué)家們還沒有辦法得到單獨(dú)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(xué)家們還發(fā)現(xiàn)所有的夸克粒子都有其對應(yīng)的反粒子,如果用外力想強(qiáng)行分開它們,他們會(huì)各自迅速找到另外的伙伴。為了揭開夸克的秘密,科學(xué)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(xué)家們在北京正負(fù)電子對撞機(jī)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(jìn)行碰撞,發(fā)生反應(yīng),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?,以至于物理學(xué)家們把它看成是小到?jīng)]有形狀的一個(gè)點(diǎn);夸克很輕,如果把一個(gè)西瓜大的鉛球的質(zhì)量當(dāng)成是一個(gè)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(xué)家在這個(gè)領(lǐng)域, 發(fā)現(xiàn)了一系列有意義的反?,F(xiàn)象,做出了多項(xiàng)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(dòng)了夸克理論的進(jìn)一步進(jìn)展。國際粒子物理界權(quán)威文獻(xiàn)《粒子物理評論》(2000年版)收錄的90年代以來的共113項(xiàng)粲夸克偶素物理方面的粒子數(shù)據(jù)中,我國的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就占了74項(xiàng),占世界數(shù)據(jù)總量的65%. 其中20多項(xiàng)數(shù)據(jù)是國際上**報(bào)道的,相當(dāng)一部分測量達(dá)到了世界*高精度。完全可以說我國在這個(gè)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(rèn)識(shí)、了解自然力和開發(fā)新能源的過程:從掌握火、馴服化學(xué)能到了解原子核和控制原子能,人們仰仗的是物理學(xué)的知識(shí)。如果有**,我們能夠充分認(rèn)識(shí)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。