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摘要:被称为夸克的基本粒子有六种不同的类型。基本粒子是已知的宇宙最小的构造块。电子可能是最常见的基本粒子,但描述粒子间相互作用和几乎所有作用力的标准物理模型识别出10个基本粒子。夸克及其奇异的夸克是另一类基本粒子。上下夸克是最轻的种类。一个图表显示了夸克通常是如何适应我们对微小粒子的理解的。自然界的基本粒子那么自然界有四种基本力:电磁力
基本粒子是已知的宇宙最小的构造块。它们被认为没有内部结构,这意味着研究人员认为它们是零维点,不占空间。电子可能是最常见的基本粒子,但描述粒子间相互作用和几乎所有作用力的标准物理模型识别出10个基本粒子。
电子和相关粒子电子是原子带负电的组成部分。虽然它们被认为是零维点粒子,但是电子被一系列其他虚拟粒子所包围,这些虚拟粒子不断地闪烁着存在和消失,它们本质上是电子本身的一部分。一些理论预言电子有一个略为正的极和一个略为负的极,这意味着这一团虚拟粒子因此应该是有点不对称的。
如果是这样的话,电子的行为可能不同于它们的反物质双倍正电子,这可能解释了许多关于物质和反物质。但是物理学家们反复测量了电子的形状,发现它在他们所知的范围内是完美的圆形,使得他们无法回答反物质的难题。
电子有两个更重的近亲,叫做μ子和τ。当来自外层空间的高能宇宙射线撞击地球大气层顶部,产生大量奇异粒子时,就可以产生μ子。由于tau比电子重3400多倍,因此它更稀有,也更难产生。中微子、电子、μ子和τ构成了一类称为轻子的基本粒子。
夸克及其奇异的夸克(构成质子和中子)是另一类基本粒子。夸克和轻子一起构成了我们认为的物质。
很久以前,科学家认为原子是最小的可能物体;这个词来自希腊语“atomos”,意思是“不可分割”。在20世纪初,原子核被证明是由质子和中子组成的。然后,在整个20世纪50年代和60年代,粒子加速器不断地揭示出大量奇异的亚原子粒子,如π和π。
在1964年,物理学家Murray Gell Mann和George Zweig独立地提出了一个模型,可以解释质子、中子和粒子动物园其他部分的内部工作,根据加州SLAC国家加速器实验室的历史报告。位于质子和中子内部的是被称为夸克的微小粒子,它们有六种可能的类型或味道:上、下、奇怪、魅力、底部和顶部。
质子由两个上夸克和一个下夸克组成,而中子则由两个下夸克和一个上夸克组成。上下夸克是最轻的种类。因为更多的大质量粒子倾向于衰变成更小的大质量粒子,上下夸克也是宇宙中最常见的;因此,质子和中子构成了我们所知道的大部分物质。
到1977年,物理学家在实验室里分离出了六个夸克中的五个——上下,奇怪的,魅力和底部-但直到1995年,伊利诺伊州费米实验室的研究人员才发现了最后一个夸克,顶部的夸克。寻找希格斯玻色子和后来寻找希格斯玻色子一样激烈。顶部的夸克很难产生,因为它比上面的夸克重约100万亿倍,这意味着它需要更多的能量来制造粒子加速器。
一个图表显示了夸克通常是如何适应我们对微小粒子的理解的。(udaix/Shutterstock)自然界的基本粒子那么自然界有四种基本力:电磁力
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