作业帮夸克与显微镜夸克是什么显微镜看到的,工作原理是什么?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/05 14:24:22
夸克与显微镜夸克是什么显微镜看到的,工作原理是什么?
夸克与显微镜
夸克是什么显微镜看到的,工作原理是什么?
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19世纪接近尾声的时候,玛丽·居里打开了原子的大门,证明原子不是物质的最小粒子.很快科学家就发现了两种亚原子粒子：电子和质子.1932年,詹姆斯·查德威克发现了中子,这次科学家们又认为发现了最小粒子.
20世纪30年代中期发明了粒子加速器,科学家们能够把中子打碎成质子,把质子打碎成为更重的核子,观察碰撞到底能产生什么.20世纪50年代,唐纳德·格拉泽（Donald Glaser）发明了“气泡室”,将亚原子粒子加速到接近光速,然后抛出这个充满氢气的低压气泡室.这些粒子碰撞到质子（氢原子核）后,质子分裂为一群陌生的新粒子.这些粒子从碰撞点扩散时,都会留下一个极其微小的气泡,暴露了它们的踪迹.科学家无法看到粒子本身,却可以看到这些气泡的踪迹.
气泡室图像上这些细小的轨迹（每条轨迹表明一个此前未知的粒子的短暂存在）多种多样,数量众多,让科学家既惊奇又惑.他们甚至无法猜测这些亚原子粒子究竟是什么.
默里·盖尔曼1929年出生于曼哈顿,是个名副其实的神童.3岁时,他就能心算大数字的乘法；7岁拼单词比赛赢了12岁的孩子；8岁时的智力抵得上大部分大学生.可是,在学校里他感到无聊,坐立不安,还患有急性写作障碍.虽然完成论文和研究项目报告对他而言很简单,他却很少能完成.
尽管如此,他还是顺利地从耶鲁大学本科毕业,先后在麻省理工学院、芝加哥大学（为费米）工作,在普林斯顿大学（为奥本海默）工作.24岁时,他决定集中精力研究气泡室图像里的奇怪粒子.通过气泡室图像,科学家可以估测每个粒子的大小、电荷、运动方向和速度,但是却无法确定它们的身份.到1958年,有近100个名字被用来鉴别和描述这些探测到的新粒子.
默里·盖尔曼认为,如果应用关于自然的几种基本概念,就可能会弄清楚这些粒子.他先假定自然是简单、对称的.他还假定像所有其他自然界中的物质和力一样,这些亚原子粒子是守恒的（即质量、能量和电荷在碰撞中没有丢失,而是保存了下来）.
用这些理论作指导,格尔曼开始对质子分裂时的反应进行分类和简化处理.他创造了一种新的测量方法,称为“奇异性（strangness）”.这个词是他从量子物理学引入的.奇异性可以测量到每个粒子的量子态.他还假设奇异性在每次反应中都被保存了下来.
格尔曼发现自己可以建立起质子分裂或者合成的简单反应模式.但是有几个模式似乎并不遵循守恒定律.之后他意识到如果质子和中子不是固态物质,而是由3个更小的粒子构成,那么他就可以使所有的碰撞反应都遵循简单的守恒定律了.
经过两年的努力,格尔曼证明了这些更小的粒子肯定存在于质子和中子中.他将之命名为“k-works”,后来缩写为“kworks”.之后不久,他在詹姆斯·乔伊斯（James Joyce）的作品中读到一句“三个夸克（three quarks）”,于是将这种新粒子更名为夸克（quark）.