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夸克物理

夸克物理

夸克是基本的粒子它们贡献了宇宙中大部分的质量。它们从不单独出现,总是三人或三人以上一起出现。每个夸克都有一个电荷、一个重子数和一个奇数。夸克的符号是q。

重子数和夸克类型

重子数表示的是粒子还是反粒子。请看下表所示的不同类型的夸克。

粒子 象征 电荷 重子数 奇怪的数字
向上 u +⅔ +⅓ 0
下来 d ——⅓ +⅓ 0
奇怪的 年代 ——⅓ +⅓ -1
魅力 c +⅔ +⅓ 0
t +⅔ +⅓ 0
b ——⅓ +⅓ 0

对于这个表中的每一个夸克,都有一个反夸克。反夸克具有相反的电荷、重子数和奇异数,但质量相同。

夸克物理。夸克和强子粒子。StudySmarter图1所示。夸克是粒子它们组成了强子,它们携带着宇宙中几乎所有的质量,比如质子和中子。资料来源:Manuel R. Camacho,《聪明地学习》。

夸克背后的物理原理是什么?

夸克参与了几个物理过程。他们构成宇宙的质量,因为它们是元素粒子构成了质子和中子,给它们一个电荷。夸克还能形成特殊的强子,如介子+和介子+。和问鹰存在于β衰变中,这是一种辐射

强子电荷和夸克

质子中子都是由三个夸克组成,夸克的符号是qqq。T上下夸克的组合告诉你你在处理哪种粒子。要知道一个夸克构成哪种粒子,你需要添加三个夸克,使质子的基本电荷为1,中子的基本电荷为0,如下面的例子所示。

质子

作为质子元素电荷是1,组成质子的夸克电荷必须是1。要有三个夸克和电荷值为1,你必须有两个上夸克和一个下夸克。

三个夸克的总电荷加起来是1。

总基本电荷表明这是一个质子。P旋子和中子也被称为重子,由正常物质组成。把它们的重子数加起来,结果是1。

重子数等于1,说明重子是由正常物质组成的。

中子

由于中子的基本电荷为0,组成质子的夸克电荷必须是0。要有三个不带电的夸克,就必须有两个下夸克和一个上夸克。

把所有的电荷加起来,得到0。

总的基本电荷表明你在处理一个中子。Neutrons和质子也被称为重子,由正常物质组成.把它们的重子数加起来,结果是1。

重子数等于1,说明重子是由正常物质组成的。

介子+和介子+强子

夸克可以与原子结合反夸克,创造了一个物质-反物质双星,就像介子+和介子+强子。

  • 介子加上:正夸克:电荷为+的上夸克和电荷为+ 1 / 3的反下夸克的组合,因此总电荷为1
  • k中介子加上:上夸克+和奇夸克的结合反夸克电荷为+ 1 / 3,因此总电荷为1。

介子+夸克和介子+夸克的重子数为0,表明它们是物质和反物质的结合体。

夸克和衰变

如果一个原子核有太多中子或者质子,一个叫做β衰变的过程就开始了。BEta衰变将质子转化为中子或中子转化为质子。P旋子由两个上夸克和一个下夸克(udu)组成,而中子由两个下夸克和一个上夸克(dud)组成。

在中子到质子的转换过程中,一个下夸克必须转换成一个上夸克。这种转换包括释放一个电子,带走负电荷,以及一个反中微子,如下图所示:

你可以在方程中观察到守恒。中子的重子数在上角是1,而它的基本电荷在下角是0。

衰变的结果必然是一个带1电荷的质子和一个带-1电荷的电子。在这个过程中,反中微子也会被释放出来。

弱相互作用和夸克

将中子转化为质子的过程称为弱相互作用过程。有四个弱交互过程,如下所示。

中子到质子的过程:一个中子转化成一个质子并释放出一个电子和一个反中微子。

质子到中子的过程:质子转化为中子并释放一个正电子和一个中微子。

电子俘获:原子核捕获一个电子,质子吸收电子。这个反应释放出一个中子和一个中微子。

质子和电子碰撞:一个质子和一个电子相撞反应释放出一个中子和一个中微子。

在这四个过程中,W+或W-玻色子粒子充当了能量的载体。

夸克物理。电子捕获过程。StudySmarter图2。电子俘获是弱相互作用发生和一个粒子转化为另一个粒子的过程之一。在这里,我们看到一个原子核捕获了一个电子,它把一个正电子变成了一个中子,并释放了一个正电子。资料来源:manuelr . Camacho, StudySmarter。

费曼图和夸克

费曼图是一种展示相互作用的方法粒子因为它们在产生其他粒子时释放或吸收能量。让我们考虑一个中子衰变为质子的例子,如图所示下图:

这个的费曼图是:

夸克物理。β衰变。费曼图。StudySmarter。图3。质子衰变的费曼图。资料来源:manuelr . Camacho, StudySmarter。

奇怪的夸克和奇怪的数字

高企的能源光子比如伽马射线可以碰撞的物体粒子,释放其他粒子和辐射.在地球大气层中,它们将能量注入空气分子,创造出奇怪的夸克。然而,t粒子创造出来的不把自己分割成更小的粒子和科学家预期的一样快。这种效应可以用一种叫做奇异性的新性质来解释,它是用奇异数来表示的。奇怪的数字只有在弱时才会改变交互。

夸克物理学-关键要点

  • 我们所知道的物质由夸克,强子组成,也就是中子,还有质子由正夸克组成,称为上夸克和下夸克。
  • 正夸克的电荷为+ 1 / 3和- 1 / 3。当三个中子或质子加在一起时,它们的组合不是0就是1。
  • 还有其他的粒子例如介子+和介子+,它们由夸克和反夸克的组合组成。相对于中子和质子在美国,它们只有两个夸克,而不是三个。

关于夸克物理的常见问题

夸克是组成质子和中子的基本粒子。

夸克不是由其他粒子构成的。

有12个夸克。其中6个是正常夸克,而另外6个是它们的对应物,被称为反夸克。

最后的夸克物理测验

问题

夸克是什么?

显示答案

回答

夸克是构成质子和中子的基本粒子。

显示的问题

问题

一个质子由多少夸克组成?

显示答案

回答

三。

显示的问题

问题

一个中子由多少夸克组成?

显示答案

回答

三。

显示的问题

问题

质子由哪些夸克组成?

显示答案

回答

上夸克和下夸克。

显示的问题

问题

中子由哪些夸克组成?

显示答案

回答

上夸克和下夸克。

显示的问题

问题

质子的夸克组成是什么?

显示答案

回答

两个上夸克和一个下夸克。

显示的问题

问题

中子的夸克组成是什么?

显示答案

回答

两个下夸克和一个上夸克。

显示的问题

问题

上夸克和下夸克的符号是什么?

显示答案

回答

U和d。

显示的问题

问题

说出定义夸克的三个数字。

显示答案

回答

电荷数,重子数,还有奇数。

显示的问题

问题

质子的夸克组成是什么?

显示答案

回答

udu。

显示的问题

问题

用夸克符号,中子的夸克组成是什么?

显示答案

回答

反独联。

显示的问题

问题

什么是介子+ ?

显示答案

回答

由反物质和物质组成的夸克。

显示的问题

问题

介子+是由物质和反物质组成的吗?

显示答案

回答

是的,它是。

显示的问题

问题

介子和介子+的电荷是多少?

显示答案

回答

+ 1。

显示的问题

问题

衰变与夸克有关吗?

显示答案

回答

是的,它是。

显示的问题

问题

衰变是什么?

显示答案

回答

衰变是质子转化为中子或中子转化为质子的过程。

显示的问题

问题

在衰变过程中,夸克会转化成其他夸克吗?

显示答案

回答

是的,他们是。

显示的问题

问题

质子到中子的转换过程会产生正电子吗?

显示答案

回答

是的,确实如此。

显示的问题

问题

为什么质子到中子和中子到质子的转换过程会产生正电子?

显示答案

回答

来保存电荷。

显示的问题

问题

除了电荷,还会产生什么粒子?

显示答案

回答

一个中微子。

显示的问题

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