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基本粒子 来自维基百科,自由的百科全书
d夸克(down quark,台湾译下夸克,中国大陆又称“下夸克”[注 1])是一种基本粒子。在所有的夸克中,d夸克是质量第二小的夸克,只比u夸克的质量大。组成原子核的中子与质子都是由d夸克与u夸克共同形成。d夸克属于第一代粒子,电荷为−1/3e,裸质量为+0.5
−0.3 MeV/c2 4.8[1]。和所有夸克一样,d夸克是一种费米子,自旋为1/2,且可以感受到所有四种基础作用:引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用与弱相互作用。d夸克的反粒子是反d夸克。d夸克带有负电荷,反d夸克带有正电荷。
1964年,默里·盖尔曼与乔治·茨威格假设d夸克的存在,这是使用八重道来对于强子分类所得到的后果预测。后来,物理学者在斯坦福直线加速器中心所做的实验观测证实了d夸克的存在。
在粒子物理学初期(二十世纪前半期),质子、中子、π介子等等强子类粒子都被认为是基本粒子。然而随着更多强子被发现,粒子园从1930年代早期与1940年代的几个粒子增加到1950年代的几十个粒子。物理学者起初并不清楚它们彼此之间的关系,直到1961年,由于默里·盖尔曼[3]与尤瓦尔·内埃曼[4]各自独立地提出一种强子分类方案,称为“八重道”,利用SU(3)味对称性,这问题才获得解决。
八重道将强子组织为不同的同位旋多重态,然而,物理学者仍不清楚这分类方案背后的物理原理。1964年,盖尔曼[5]与乔治·茨威格[6][7]各自独立的提出夸克模型,在那时只涉及到u夸克、d夸克与s夸克。[8]尽管夸克模型能够合理地解释八重道,但在那时并没有任何实验证据。1968年,物理学者在斯坦福直线加速器中心所做的实验观测,终于证实了d夸克的存在。[9][10]深度非弹性碰撞实验揭示了质子具有次结构:它是由三个更基础的粒子组成,因此证实了夸克模型。[11]
刚开始,人们并不情愿把这三个基础粒子辨识为夸克,而是青睐理查·费曼的部分子模型。[12][13][14]随着时间演进,夸克模型渐渐被广泛接受(更多细节,请参阅条目J/ψ介子)。[15]
虽然d夸克很常见,但d夸克的裸质量尚未被准确测定,应该是在4.5与5.3MeV/c2之间。[1]格点QCD方法所预测的数值更为精确:±0.16 MeV/c2。 4.79[16]
在介子(由一个夸克与一个反夸克组成的粒子)或重子(由三个夸克组成的粒子)里,夸克的有效质量会变得比较大,这都归因于夸克与夸克之间的胶子场所产生的结合能。例如,在质子里,d夸克的有效质量约为。由于d夸克的裸质量很小,它不能直接地被计算出来,因为必须将相对论效应纳入考量。胶子场所媒介的强作用力之作用下,夸克的移动速度约为光速的99.995%,相应的 330 MeV/c2洛伦兹因子约为100,所以,所有夸克的静质量总和仅为质子或中子质量的1%。
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