夸克是由什麼構成的?

時間 2021-05-06 22:16:44

1樓:武夢現

聽說過「以太」嗎?可以適當了解一下。只不過目前這個還有很大爭議。因為人們普遍不能正視其作用,所以研究到現在也沒什麼突破。我目前正在試圖證明……

2樓:卜僕

在目前最為公認的「標準模型」理論中,夸克是一種結構上無法再往下細分的基本粒子。標準模型包含17種基本粒子(這裡不將對應的反粒子、超對稱粒子和引力子算入。若全部算入將有62種)。

基本粒子被分為「費公尺子」和「玻色子」兩類。費公尺子是組成物質的基本粒子,自旋均為半奇數,包括6種夸克(上、下、奇、粲、底及頂夸克)和6種輕子(電子、μ子、τ子及分別與其對應的的中微子);玻色子是傳遞力的基本粒子,自旋均為整數,包括光子(傳遞電磁力)、W粒子與Z粒子(傳遞弱相互作用)、膠子(傳遞強相互作用)、希格斯玻色子(賦予質量),共5種。標準模型不僅將在強子對撞機中誕生的龐大粒子家族有條理地進行了分類與整合,還成功預言了包括在2023年被證實的希格斯玻色子(個人認為稱其為「上帝粒子」實在有些過獎)在內的數種基本粒子的存在,可以說是乙個偉大的成就。

人類對物質基本結構的探索似乎已經大功告成,迄今為止也沒有任何證據表明還有比基本粒子更小更基本的結構存在。

即便如此,標準模型仍然面臨很多的質疑。如果把這些質疑總結成乙個詞,那就是標準模型一點也「不美」。首先就有人會問,為什麼是17種?

如果存在上帝,他會選擇用如此不簡練的方法來設計宇宙嗎?更奇特的是這17種粒子的特性可以說是五花八門。拿質量來說,如果與電子作比較,μ粒子與τ粒子分別約是其210倍與3500倍,夸克更是根據種類不同質量約為電子的5-34萬倍不等,而中微子質量則微乎其微到無法測定。

這種違和感讓人很難相信宇宙的本質是建立在如此繁雜而不對稱的基礎上的。即使不談論直觀上的美感,標準模型也存在著一道至今無法越過的界限——對「引力」的描述。我們已經知道自然界中存在引力、電磁力、強作用力以及弱作用力4種基本力。

但是,與其他3種力相比,引力的強度可以說是微乎其微:比如乙個質子產生的電磁力大約為引力的1036倍——你只需要乙個小小的磁鐵就能對抗整個地球對一根針產生的引力!更重要的是,電磁力和強弱作用力可以放在一起互相計算,唯獨引力無法融入其中。

只要試圖將引力匯入微觀世界的方程,就只能得到無意義的結果。這意味著分別統治著巨集觀世界與微觀世界的的廣義相對論和量子力學之間存在著一道無法逾越的鴻溝。

為解決標準模型的「醜陋」與引力的「尷尬」,許多科學家涉足到了更深的境地。早在20世紀60年代,乙個被稱作「萬物的理論」就被提出並且不斷成熟。如今,「弦理論」作為當今最熱門的理論之一,已經走在了科學的最前沿。

這個被譽為「本應出現在21世紀卻落入20世紀的理論」之所以被如此看好的乙個重要原因就是她的「美」。比起用性質參差不齊的17種基本粒子來描述這個世界的標準模型,弦理論只需要一根弦!在這裡,構成萬物的最小的結構單位不是點狀的粒子,而是一根根高頻率振動的極其微小的弦。

這些一維的弦沒有厚度,形狀可以是線狀的「開弦」或者圈狀的「閉弦」。為了使體系的數學構架合理,弦理論還要求宇宙的空間維度必須是九維的!讓我們將自己的身體不斷縮小,小到比基本粒子還要更小更小,直至接近蒲朗克長度,我們驚奇地發現在我們熟知的三維世界之下還隱藏著六個像被揉成團的廢紙一樣的額外維度捲曲在所謂的「卡拉比—丘成桐空間」中。

高維度的假設看起來是異想天開,但卻不無道理。事實上,物理定律在高維中的數學表述往往會變得更加簡練與優美,讓很多問題迎刃而解。愛因斯坦通過將時間合併至三維空間建立起四維時空,巧妙地讓引力得到了解釋;卡魯扎-克萊茵理論將光定義為一種在第五維中的振動,竟然將引力(愛因斯坦的場理論)和光(麥克斯韋的場理論)以一種簡單的形式統一了起來。

雖然卡魯扎-克萊茵理論由於一些技術問題在當時並沒有引起轟動,但現在通過將空間維度上公升至九維,其不自洽性得到了消除,以弦理論的形式再次復活。引力不再是那個被排擠的局外人,而是作為乙個必須元素自動被包含到了體系當中。在弦理論裡,標準模型中的所有費公尺子和玻色子都不過只是同一根弦譜寫出的各種音符而已,弦只需通過調節振動方式就能產生質量、角動量等粒子的各種性質。

弦理論還打破了引力的魔咒:通過將物質的最小結構設定為「弦」,在九維空間下,四種基本力自然而然地整合在了一起——要知道這是目前唯一乙個能同時處理四種基本力的理論。而由弦理論進化而來的「M理論」則認為一維的弦還可以延展成二維、三維甚至九維的「膜」,我們的宇宙就附著在一張三維的膜上。

根據M理論,因為光子、膠子等絕大多數基本粒子都是開弦,其兩端粘結在膜上無法脫離。相反,引力子卻是一種閉弦,這意味著引力不會被膜束縛,而可以自由遊走於所有維度。這就解釋了引力相對於其它基本力是那樣弱小的原因:

因為在我們的維度上觀察到的引力被其他維度稀釋了。

許多人都相信弦理論無疑是統一相對論與量子力學的最強候選者。但在科學界對弦理論的熱情與樂觀之下的客觀事實是,弦理論依然還存在著許多亟待解決的問題。弦理論甚至仍是乙個只具有數學構架卻沒有任何實驗資料支撐的理論,很多反對者根本就不認同將其劃歸至物理領域。

有幸的是,弦理論也絕不是科學界最後的救命稻草。圈量子引力理論、扭量理論等數多有望的量子引力理論都在嘗試從不同的方向去消除那條巨大的鴻溝。

3樓:人生如夢

量子力學假設的量子就是組成物質的最小基本組成單元,也就是說如果夸克能往下分,分成最終的最小的無法分的東西叫量子,但其實可以一直分下去,分到最後構成物質最小的單位應該是只有能力,應該是空的,所謂色不異空,空不異色,量子力學也證實,物質狀態取決於人的觀測,放大了來說,物質只是我們意識的影像,所以,物質分到最後其實就是空的,是人的念頭鎖生起的

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