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什麼是夸克?

***夸克quark在核子物理學上是指構成質子和中子的更小粒子***
夸克的理論是在1963年由美國物理學家蓋爾曼(MurrayGell-Mann)提出,這個理論認為強子(包括質子和中子)是由夸克所組成,

最基本的單一夸克粒子是下夸克(Downquark)與上夸克(Upquark) 上夸克的電荷量為+2/3,下夸克的電荷量為-1/3,
質子帶一個正電,組成它的夸克當然也帶電。質子由兩個上夸克和一個下夸克組克,上夸克的電荷量為+2/3,下夸克的電荷量為-1/3,所以質子的電荷量為:2/3+2/3-1/3=+1
中子則包括一個上夸克和兩個下夸克,電荷量為:2/3-1/3-1/3=0

夸克除了帶有電荷之外,還帶有顏色(色荷),色荷分為紅色,綠色,與藍色
例如:上夸克有三種:紅色的上夸克,綠色的上夸克,以及藍色的上夸克
單個夸克因為帶有顏色,因此不穩定.必須將身上的顏色中和,才能夠穩定存在
例如三個夸克(各帶有紅綠藍三種顏色),可以組成一個重子(baryon)(如中子,質子)
兩個夸克(一個夸克另一個為反夸克,反夸克帶有與夸克相同的反顏色),可以組成一個介子(meson)(如拍介子)

夸克間的吸引力是很奇怪的,距離愈遠,吸力反而變大,這也是科學家到現在亦無法分離出獨立夸克的原因。你可以想像夸克之間好像有繩子連著,當夸克互相貼近時,繩子會鬆兮兮的,夸克們可以自由移動,當你嘗試把夸克分開,繩子便突然繃緊,不讓夸克分開。

如過你有足夠的力量把繩子扯斷,你也不會得到獨立的夸克,原因是當你把繩子繃緊,能量便會儲藏在繩子內,直至能量足以平空產生兩個夸克,結果,雖然你能把繩子拉斷,你得到的也不過是四顆夸克,而不是兩顆獨立的夸克。(能量轉換為粒子)


原先物理界已發現的粒子種類繁多,雜亂非常,夸克理論的提出,大大減少了基本粒子的數量,讓物理世界變得更簡潔、更美。現代粒子物理學家相信,「上帝」只用了六種夸克和少量輕子,便構築成我們宏觀所見的一切物質!

蓋爾曼最初的理論只有三種夸克,分別是上夸克、下夸克和奇夸克,但現在已發展至有六種夸克。

下夸克(Downquark)
上夸克(Upquark)
奇夸克(Strangequark)
迷夸克(Charmquark)
底夸克(Bottomquark)
頂夸克(Topquark)

夸克的數量,總共有18種!

夸克(quark)這個名稱來自作家詹姆斯‧喬伊斯(JamesJoyce)的小說《菲尼根斯‧威克》(FinnegansWake),當中的十三行詩寫到:「ThreequarksforMusterMark.」"quark"原指烏鴉的呱呱叫聲,怎知蓋爾曼覺得三聲鴉叫(quarks)的暗喻非常好("Theallusiontothreequarksseemsperfect",暗合當時所知的三種夸克),便用這字為新發現的亞粒子命名。
夸克是構成質子與中子的基本粒子,依其質量與電荷分為六種:上(up)、下(down)、奇(strange)、魅(charm)、底(bottom)、頂(top)。奇夸克物質包含上、下、奇三種 夸克組成,科學家很早就推論出這種物質的存在,只不過一直缺乏實際證據。

一種由次原子粒子「夸克」(quark)構成的「奇夸克物質」,證據則是一九九三年地球上發生的兩次原因不明的地震事件。奇夸克物質密度極高,如人體紅血球細胞般大小的顆粒即重達一噸,可釋出相當於五萬噸炸藥的能量。極小的奇夸克物質經常轟擊地球,較大的顆粒大約每年造訪一次,以數十倍音速穿越地球,有可能會造成類似地震的效應。
密度介於中子星和黑洞得東西有哪些?

答案:是先子星與夸克星(是一種超新星殘骸)。 先子星的密度,預測是介於中子星和黑洞之間。因為一顆質量與地球相似的先子星,直徑只有網球直徑大小。可見密度之高,確實很驚人,簡直不可以思議! 就目前科學的觀察與推論而言,先子星可能誕生於超新星爆炸或大霹靂時,但還很難解釋如此輕的物質如何形成如此緻密的天體。 此外,夸克星是由奇夸克物質組成,是一種假設的星體。理論上,奇夸克物質(簡稱奇物質)是在特別重的中子星裡形成的密度極端高的一種物質狀態。 根據此理論,當構成中子星的中子因為受到本身重力塌陷的高度壓縮,各別的中子會因此崩壞,組成中子的夸克會分離開來,進一步轉化成奇夸克,也就是「奇物質」。這時的星體就是直接由奇夸克緊密結合在一起所構成的「夸克星」或是「 奇物質星」(簡稱「 奇星」),整個星體幾乎就是單一的一顆巨大的中子。以重量和密度來分類,夸克星是介於黑洞和中子星之間,如果再有足夠的物質加入夸克星裡,它之後會再繼續收縮塌陷而成為黑洞。而某些學說認為「奇物質」可能就是暗物質。 但就目前來說,夸克星仍只是理論上的假設星體,尚未獲得證實,但是在2002年4月10日由錢德拉X射線天文台所觀測到的兩個星體,RXJ1856和3C58,則被認為可能是夸克星。在這之前,這兩個星體一直被認為是中子星。根據已知的物理定律 ,如果 它們確實是中子星 ,那麼RXJ1856似乎過小,而3C58則是過冷,以此推論這兩個星體應該是由比中子星密度更高的物質所構成。一些學者則認為這些觀察結果仍不足以採信。至於夸克星是否真的存在就要看未來這些研究成果是否能夠獲得普遍的接受和證實。 註:超新星殘骸:即超新星殘骸、中子星 (脈衝星、磁星)、恆星黑洞、緻密星 (奇異星、夸克星、先子星、Q星);而恆星殘骸:則是黑矮星、白矮星、中子星、脈衝星、磁星、夸克星、奇異星、黑洞、超重黑洞。 至於黑洞:則是根據現代的物理理論和天文學理論所預言的,在宇宙空間中存在的一種質量相當大的天體。黑洞是由質量足夠大的恆星在核聚變反應的燃料耗盡而死亡後,發生引力塌縮而形成。黑洞質量是如此之大,它產生的引力場是如此之強,以至於任何物質和輻射都無法逃逸,就連光也逃逸不出來,故名為黑洞。
對一般物質來說
溫度降低時...體積會變小
由於降溫...質量不變密度會變大
由此推論
液體應由下層開始結冰
核分裂:有些質量重的原子核並不安定,當受到外來的粒子撞擊後,會分裂成幾個質量較輕的原子核,稱為核分裂。(一個原子分裂成數個不同原子和放射線)
核融合:兩個較輕的原子核在高溫的條件下,可以融合成一個較重的原子核,稱為核融合。(兩個原子形成一個原子)
核融合產生能量較巨大,但沒放射線

核分裂與核融合皆因反應後的總質量較反應前減少而釋放出巨大的能量。

釋放核能就是將原子核內的位能轉變成核反應後所生成粒子的動能,和電磁輻射的核能。

太陽的光和熱就是用核融合
核子發電廠用的就是何分裂

目前人類還無法利用核融合 因為產生的熱量人類無法控制
天文學家提出新暗物質理論:某種假想粒子與重力波互動的產物
作者 Emma stein | 發布日期 2018 年 02 月 14 日 17:19 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly  


雖然宇宙充斥著天文學家們假定的「暗物質」才得以維持平衡,但至今我們仍沒有辦法好好解釋這些缺失的物質藏在哪裡。現在有 3 名科學家利用原始宇宙模型提出新暗物質理論,他們解釋,其實暗物質是一種假設性粒子「暗夸克」與重力波相互作用下的產物。




暗物質很有可能是由一種(或多種)粒子物理標準模型以外的新粒子所構成,對暗物質(和暗能量)的研究已是現代宇宙學和粒子物理的重要課題。在宇宙學中,暗物質(dark matter)是指無法通過電磁波觀測,也就是暗物質不與電磁力產生作用,科學家目前只能透過重力測量得知,發現宇宙中必須有大量暗物質存在才能維持平衡。

《Futurism》報導,3 名天文學家 McDonough、Stephon Alexander 和 David Spergel 最近提出一項新暗物質理論,他們說,一種假想粒子「暗夸克」具有「手性(chirality)」的特性,在早期宇宙中會和同樣具手性特性的重力波相互作用,最後產出今日我們懷疑的暗物質。

有趣的是,這種模型下產生的暗物質粒子比大質量弱作用粒子(weakly interacting massive particle,WIMP)還要輕,後者普遍被認為是構成暗物質的另一種假想粒子。比大質量弱作用粒子還要輕則意味更脆弱、不會與常規物質相互作用,且和 WIMPs 不同,這些粒子在銀河系中分布更均勻,同時在整個宇宙中,暗物質與常規物質的比例不一定是恆定的。

這項新理論有可能會改變我們「看待」暗物質的方式──其實根本不能直接看到。為了解決宇宙暗能量之謎,最近還有一座已經 45 歲的「梅奧爾 4 公尺望遠鏡」準備進行大改造,將安裝暗能量光譜儀器投入檢測暗物質,希望能找到宇宙膨脹的新證據。
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