夸克模型和粲数

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夸克模型和粲数之间的区别

夸克模型 vs. 粲数

在粒子物理學上，夸克模型（Quark Model）是一種根據強子內價夸克種類的強子分類方案，而價夸克就是強子內的夸克和反夸克，它們是強子量子數的源頭。夸克是“SU(3)味對稱”或八重道的基礎，這個分類方案成功將1950至60年代所發現的的大量較輕的強子妥當編組。它在1960年代後期得到了實驗確認，至今仍是一套既正確又有效的分類法。夸克模型在1964年分別由默里·蓋爾曼 和喬治·茨威格獨立提出 （另見）。時至今日，夸克模型已被標準模型所吸收，並成為了它的一部份，標準模型指的是已確立的強相互作用和電弱相互作用的量子場論。 強子並不“基本”，並可被視為“價夸克”及其反夸克的束縛態，而“價夸克”及其反夸克就是強子量子數的源頭。這些量子數是識別強子的標籤，可分為兩種。一種從龐加萊對稱J^而來，其中J、P和C分別代表總角動量、宇稱和電荷共軛對稱。 而其餘的則是味量子數，例如同位旋、奇異數和魅數等如此類推。把夸克束縛在一起的強相互作用並不會受到味量子數的影響，因此在同一味多重態的不同味量子數組成的強子能擁有系統性的質量和耦合關係。 所有夸克的重子數皆被定為。上、魅和頂夸克的電荷為+，而下、奇和底夸克的電荷則為-。反夸克的全部量子數相反。夸克的自旋為，因此是費米子。由於每一夸克和反夸克都各自遵守蓋爾曼-西島關係，因此它們加總而成的集合亦都會遵守該關係。 介子是由價夸克─反夸克對所組成（因此強子數為0），而重子則由三個夸克組成（因此強子數為1）。本條目所討論的是上、下、奇這三種味的夸克模型（形成味的SU(3)近似對稱）。也有較多味的通用化夸克模型。. 粲数（Charm，符號 C）是一個味量子數，用以表示粒子中粲夸克（）與反粲夸克（）的數量差異： 傳統上，味量子數的正負號與帶有對應味的夸克電荷同號。因此，有著電荷值 Q + 的粲夸克之粲数為 +1。反粲夸克則有相反的電荷值，而其粲数 C 則為 −1。 粲数在强相互作用與电磁相互作用下守恆，然而在弱相互作用下則不守恆（參見卡比博-小林-益川矩阵）。對於第一階弱衰變，亦即僅有一個夸克衰變的過程下，粲数僅能改變1 （）。由於第一階過程比第二階過程（有著二個夸克衰變）更為常見，這可作為弱衰變的近似。.

强相互作用

强相互作用是作用于强子之间的力，是所知四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离第二短的（大约在 10-15 m 范围内，比弱交互作用的範圍大）。另外三种相互作用分别是引力、电磁力及弱相互作用。核子间的核力就是强相互作用。它抵抗了质子之间的强大的电磁力，维持了原子核的稳定。强相互作用也將夸克基本粒子結合成為質子及中子等強子，這也是組成大部份物質的粒子。而且一般質子或中子裡，大部份的質能是以强相互作用場能量的形式存在，夸克只提供了1%的質能。 强相互作用可以在二個地方看到：較大的尺度（約1至3飛米）下，强相互作用將質子及中子結合成為原子的原子核，較小的尺度（約0.8飛米，約為核子的尺寸）下，强相互作用將夸克結合，成為質子、中子或其他強子。强相互作用的作用力非常強，大到束縛一個夸克的能量可以轉換為新的夸克對的質量，强相互作用的這個性質稱為夸克禁閉。 强相互作用是唯一強度不會隨距離減小的作用力，但因為夸克禁閉，夸克會限制和其他夸克在一起，形成的強子之間會有殘留的强相互作用，也稱為核力，核力會隨距離而迅速減少。撞擊原子核釋放的部份束縛能和產生的核力有關，而核力也用在核能及核融合式的核武器中。 强相互作用一般認為是由膠子傳遞的，膠子會在夸克、反夸克及其他膠子之間交換。膠子會帶有色荷，色荷和人眼可見的顏色完全沒有關係，色荷類似電荷，但色荷有六種（紅、綠、藍、反紅、反綠、反藍），因此會形成不同的力，有不同的規則，在量子色動力學（QCD）中有描述，這也是夸克-膠子交互作用的基礎。吳秀蘭等科學家對膠子發現有很大貢獻的科學家，在1995年因此获得了欧洲物理学会髙能和粒子物理奖。 在大爆炸後，電弱時期時，電弱交互作用和强相互作用分離，統一弱交互作用和電磁交互作用的電弱統一理論已經獲得實驗證實。科學家進一步預期有一個大統一理論可以統一電弱交互作用及强相互作用，現今有許多是大統一理論的理論，第一個是哈沃德·乔吉和谢尔登·格拉肖于1974年提出了最早的SU(5)大统一理论，但和實驗不合，其他的理論有SO(10)模型、，但還沒有一個是廣為科學家接受，且有實驗證實的理論，而且許多大統一理論都預言質子衰變，但目前也還沒有實驗支持，大統一理論也還是未解決的物理學問題之一。.

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味 (粒子物理學)

在粒子物理學中，味或風味（英文︰Flavour）是基本粒子的一種量子數。在量子色動力學中，味是一種總體對稱。另一方面，在電弱理論中，這種對稱被打破，因此存在味變過程，例如夸克衰變或中微子振盪。.

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粲夸克

粲夸克（Charm quark）属于基本粒子标准模型中的六类夸克（上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、顶夸克、底夸克）之一，符号为c。其反粒子称为反粲夸克。 粲夸克在夸克里第三重，质量为1.25GeV左右（比质子稍微重一点），电荷为（2/3）e，自旋1/2。粲夸克是由在1970年由谢尔登·格拉肖和李尔普罗斯和卢西恩·梅安尼预测，而粲夸克和它的反粒子可以构成J/ψ介子，J/ψ介子在1974年由布鲁克海文国家实验室的丁肇中和斯坦福线形加速器中心的伯顿·里克特分别独立发现的。这在粒子物理历史上称为“十一月革命”。 Category:夸克.

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