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美国弗米实验室物理学家发现项夸克

民间故事 2021-04-26 17 浏览 0 评论

在21年前的今天,1994年4月26日(农历三月十六),美国弗米实验室物理学家发现项夸克。

夸克是比质子、中子更微小的物质组成基本粒子。在60年代以前,物理学界认为质子、中子是最小的物质组成粒子。经由实验观测与理论推算,科学家认为夸克应该有6种。(u上夸克、d下夸克、c粲夸克、s奇夸克、t顶夸克、b底夸克)

1963年后,科学家陆续发现第4、5种夸克,其中“粲夸克”是由华裔科学家丁肇中领导的研究群在1974年发现。3年后,李德曼领导的研究群又证实“底夸克”的存在。寻找最后一种夸克,便是19年来粒子物理学家努力的方向,只有证实顶夸克的存在,粒子物理学理论才能获得验证。顶夸克的质量超过科学家的推测。顶夸克的质量大约是质子质量的200倍,依照相对论的质量与能量转换公式,以质子对撞方式产生顶夸克,必须使质子以极高的速度运动,速度愈快、能量愈高,碰撞的瞬间才能产生顶夸克。

费米实验室的加速器周长有6.3km,使用1000个超导磁铁,把质子与反质子加速到各具有九千亿电子伏特的能量后,进行对撞,平均要1兆次的对撞才可能观察到1次顶夸克。顶夸克出现后,“随即”消失。实验显示,顶夸克出现后,便在1×10-24s(观察者还来不及眨眼的瞬间)衰变成其他粒子。

1964年盖尔曼提出了夸克模型,认为介子是由夸克和反夸克所组成,重子是由三个夸克组成。他因此获1969年物理奖。

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