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夸克到底是什么?存在于哪里?
夸克在强子(即3夸克重子-含中子、质子、超子及2夸克介子)的内部,组成强子
中子、质子、介子这一类强子是由更基本的单元-夸克组成的(中子、质子由三个红蓝绿三种不同色夸克组成,属重子.介子由正反二个夸克组成),很多中国物理学家称夸克为“层子”。
三色夸克图
图中+-号代表不可分割的最小正负电磁信息单位-量子比特(qubit)
(名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源于比特 It from bit
量子信息研究兴盛后,此概念升华为,万物源于量子比特)
夸克是什么单位?
是微粒单位。
夸克是一种基本粒子,也是构成物质的基本单元。夸克互相结合,形成一种复合粒子,叫强子,强子中最稳定的是质子和中子,它们是构成原子核的单元。
由于一种叫“夸克禁闭”的现象,夸克不能够直接被观测到,或是被分离出来;只能够在强子里面找到夸克。因为这个原因,人类对夸克的所知大都是来自对强子的观测。
扩展资料:
夸克有六种“味”,分别是上、下、粲、奇、底及顶。上及下夸克的质量是所有夸克中最低的。较重的夸克会通过一个叫粒子衰变的过程,来迅速地变成上或下夸克。粒子衰变是一个从高质量态变成低质量态的过程。
就是因为这个原因,上及下夸克一般来说很稳定,所以它们在宇宙中很常见,而奇、粲、顶及底则只能经由高能粒子的碰撞产生(例如宇宙射线及粒子加速器)。
参考资料来源:百度百科-夸克
啥是夸克?分几种?
20世纪60年代,美国物理学家默里·盖尔曼和G.茨威格各自独立提出了中子、质子这一类强子是由更基本的单元——夸克(quark)组成的,很多中国物理学家称其为“层子”,在台湾亦曾翻译“亏子”,但并不普遍使用。“夸克”一词是由默里·盖尔曼改编自詹姆斯·乔伊斯的小说《芬尼根守灵夜》(Finnegans Wake)中的诗句:“向麦克老大三呼夸克。”(Three quarks for Muster Mark!)。
所有的中子都是由三个夸克组成的,反中子则是由三个相应的反夸克组成的,比如质子,中子。质子由两个上夸克和一个下夸克组成,中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。
它们具有分数电荷,是电子电量的2/3或-1/3倍,自旋为1/2或-1/2。 最初解释强相互作用粒子的理论需要三种夸克,叫做夸克的三种味,它们分别是上夸克(up,u)、下夸克(down,d)和奇夸克[1](strange,s)。1974年发现了J/ψ粒子,要求引入第四种夸克粲夸克(魅夸克)(charm,c)。1977年发现了Υ粒子,要求引入第五种夸克底夸克(bottom,b)。1994年发现第六种夸克顶夸克(top,t),人们相信这是最后一种夸克。夸克理论认为,所有的中子都是由三个夸克组成的,比如质子(uud),中子(udd);反中子则是由三个相应的反夸克组成的。夸克理论还预言了存在一种由三个奇异夸克组成的粒子(sss),这种粒子于1964年在氢气泡室中观测到,叫做负ω粒子。顶、底、奇、魅夸克由于质量太大(参见下表),很短的时间内就会衰变成上夸克或下夸克。 夸克按其特性分为三代,如下表所示: 世代 自旋 特色 中英文名称 符号 带电量 / e 质量 / MeV.c-2 1 + 1/2 Iz=+1/2 上夸克(Up quark) u + 2/3 1.5 to 4.0 1 − 1/2 Iz=−1/2 下夸克(Down quark) d − 1/3 4 to 8 2 − 1/2 S=−1 奇异夸克(Strange quark) s − 1/3 80 to 130 2 + 1/2 C=1 魅夸克(Charm quark) c + 2/3 1150 to 1350 3 − 1/2 B′=−1 底(美)夸克(Bottom quark) b − 1/3 4100 to 4400 3 + 1/2 T=1 顶(真)夸克(Top quark) t + 2/3 171400 ± 2100 中国的部分物理学家称夸克为层子,因为他们认为:即使层子也不是物质的始元,也只不过是物质结构无穷层次中的一个层次而已。
在量子色动力学中,夸克除了具有“味”的特性外,还具有三种“色”的特性,分别是红、绿和蓝。这里“色”并非指夸克真的具有颜色,而是借“色”这一词形象地比喻夸克本身的一种物理属性。量子色动力学认为,一般物质是没有“色”的,组成重子的三种夸克的“颜色”分别为红、绿和蓝,因此叠加在一起就成了无色的。因此计入6种味和3种色的属性,共有18种夸克,另有它们对应的18种反夸克。 夸克理论还认为,介子是由同色的一个夸克和一个反夸克组成的束缚态。例如,日本物理学家汤川秀树预言的[[π+介子]]是由一个上夸克和一个反下夸克组成的,π-介子则是由一个反上夸克和一个下夸克组成的,它们
都是无色的。(右下2图绘制:张嘉年)
量子比特
在经典图灵机模型中,储存经典信息的基本单位叫做比特。它是一个二进制变量,其数值一般记做二进制的 0 或者 1。一个比特要么是 0,要么是1,正如向空中抛起一枚硬币,那么它落下后要么正面朝上,要么反面朝上。我们用二进制的比特理论上可以储存任何信息,最简单的,像储存十进制整数就可以利用二进制和十进制的转换。3=11, 4=100, 50=110010 等等。当然,非整数也是可以写成二进制的形式,像 5.5=101.1,也就是说任意实数都可以按精度要求用二进制来表示。而在电子学中,很多器件是非常适合二进制表示的,像电压的高低和开关,电容器的带电荷与否等等,都可以来作为一个比特的载体。但在量子世界,一切都发生了改变。一个量子的硬币不仅可以正面或反面朝上,它甚至可以同时正反面都朝上,在你观测它之前。著名的薛定谔的猫就是这个道理,这只猫在开箱子,也就是观测之前,它又是死的又是活的,处于生和死的叠加态 (superposition state)上。正是叠加性这个奇妙的性质引出了量子比特 (quantum bit, qubit) 的概念。
(百度知道里不方便输入公式,更详细的介绍见量子研究网站:quantum-study.com/article/795/21.html)
在物理实现上,原则上具有叠加性质的两态量子系统都适用做qubit。目前的实验室里,像 核磁共振中处于磁场中的自旋 1/2 粒子 (自旋向上和向下),空腔中的原子的态 (原子的基态和激发态),超导结之间隧穿的库珀对 (Cooper pairs处于一个结和另外一个结时),都可以被用作 qubit。当然,如果一个硬币可以同时向上和向下也是可以的,在量子随机行走中我们就会看到这种量子硬币(quantum coin)。
现在我们可以回过头来在看一下经典计算机和量子计算机的差距,这次是存储容量上的。考虑一个简单的情况,我们要储存 45 个自旋 1/2 的粒子,这在量子系统中只是一个很小的体系,只需要 45 个 qubit 就可以实现。但如果我们要用经典计算机完成这个任务,约需要 245 个经典比特,也就是大概4 个 TB 的硬盘!这里有些典型的数据来跟它比较, 4TB 大概是 4000G 或者4000000M,而一部高清蓝光电影大概是 10G,一本书大概是 5M。另外一些比较有意思的数据是,美国国会图书馆的所有藏书总容量大概为160TB 或者说 50 个 qubit,而 2007 年人类所拥有的信息量总和为 2.2 × 109 个 TB,也仅相当于 71 个 qubit 的存储容量。
夸克到底是什么呢?
这里没有一个答案能回答你的问题,你要问的是什么是夸克。物理学家们在回答他们所标记的夸克的问题时,并不知道夸克到底是什么。
让我来解释一下,物理学家会告诉你夸克是质子和中子的内部组成粒子。在对质子和中子进行电子散射实验的过程中,他们发现了电子会从三个巨大的组分中散射出去。所以物理学家们围绕这一发现建立了理论。
他们称这三个巨大的组分为夸克,并提出了一个非常聪明的方案来解释他们的所有发现。上夸克带+2/3电荷下夸克带-1/3电荷。诺贝尔奖被授予,人们对它大加赞扬……但直到今天,还没有人知道粒子为何会有少量电荷。
戈登的万物理论提供了向上夸克的内部能量结构,以及一个更好的质子和中子的模型。所以回答你的问题,“完全正确”,上夸克有一个圆柱体的几何结构,它向圆柱体展示了它的电场,并且它有一个与强力相关的能量场,沿着它的轴向。电场存在于三个时空空间维度中的两个。
这种强大的力就像磁头对磁尾一样对齐,使三个向上的夸克形成带+ 2电荷的环形。这三个向上夸克是质子和中子内部的三个大质量物体。一个质子包含一个和一个电子相连的上夸克环一个中子也包含两个电子相连的上夸克环。电子没有多少能量。
更有趣的是,当你试图把环拉开时,你必须给环增加能量。你所添加的能量是当环形环被打破时产生的新粒子的能量来源,然后就会发生变化。
物理学家所说的下夸克实际上是上夸克/电子的复合物。还有一件事需要考虑。如果留下一个中子,它会衰变成一个质子和一个电子。电子从何而来?如果电子来自于一对的产生,那么在质子的某个地方应该有一个正电子作为它的组成粒子之一。然而事实并非如此。
在+衰变中,原子核对中的多余能量(结合能)产生一个正电子和一个电子。电子与质子结合形成一个中子,正电子被释放出来。
夸克是什么东西
夸克-内部结构模型图解:
夸克按能量大小可分为三代六味(见下图)
夸克分三色诅成三夸克重子(质子,中子,超子),按正反诅成二夸克介子(见下图)
夸克组成所有强子(含重子及介子)-见下图
图中+-号代表不可分割的最小正负电磁信息单位-量子比特(qubit)
(名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源于比特 It from bit
量子信息研究兴盛后,此概念升华为,万物源于量子比特)
注:位元即比特
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