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第400章夸克星（第1页）

基本费米子被分成三代，每一代由两个轻子和两个夸克组成。第一代有上及下夸克，第二代有奇及粲夸克，而第三代则有顶及底夸克。过去所有搜寻第四代基本粒子的研究均以失败告终，又有有力的间接证据支持不会有超过三代。

代数较高的粒子，一般会有较大的质量及较低的稳定性，于是它们会通过弱相互作用，衰变成代数较低的粒子。在自然中，只有第一代夸克（上及下）是常见的。较重的夸克只能通过高能碰撞来生成（例如宇宙射线），而且它们很快就会衰变；然而，科学家们相信大爆炸后，第一秒的最早部份会存有重夸克，那时宇宙处于温度及密度极高的状态（夸克时期）。重夸克的实验研究都在人工的环境下进行，例如粒子加速器。

同时拥有电荷、质量、色荷及味，夸克是唯一一种能经受现代物理全部四种相互作用的已知粒子，这四种作用为：电磁、引力、强相互作用及弱相互作用。对于个别粒子的相互作用而言，除非是在极端的能量（普朗克能量）及距离尺度（普朗克距离）下，引力实在是小得微不足道。然而，由于现时仍没有成功的量子引力理论，所以标准模型并不描述引力。

粒子加速器被李安再次启用，而这一次，李安将用他来揭开夸克的神秘面纱。

首先，是了解了夸克的自旋和弱相互作用。

自旋是基本粒子的一种内在特性，它的方向是一项重要的自由度。在视像化时，有时它会被视为一沿着自己中轴转动的物体（所以名叫“自旋”），但是由于科学家们认为基本粒子应是点粒子，所以上述这个看法有点儿误导。

自旋可以用矢量来代表，其长度可用约化普朗克常数?来量度。量度夸克时，在任何轴上量度自旋的矢量分量，结果皆为+?2或??2；因此夸克是一种自旋1?2粒子。沿某一轴（惯例上为z轴）上的旋转分量。一般用上箭头↑来代表+1?2，下箭头↓来代表?1?2，然后在后加上味的符号。例如，一自旋为+1?2的上夸克可被写成u↑。

夸克只能通过弱相互作用，由一种味转变成另一种味，弱相互作用是粒子物理学的四种基本相互作用之一。任何上型的夸克（上、魅及顶夸克），都可以通过吸收或释放一w玻色子，而变成下型的夸克（下、奇及底夸克），反之亦然。这种变味机制正是导致β衰变这种放射过程的原因，在β衰变中。一中子（n）“分裂”成一质子（p）、一电子（e?）及一反电中微子（νe）。在β衰变发生时，中子（udd）内的一下夸克在释放一虚w?玻色子后，随即衰变成一上夸克，于是中子就变成了质子（uud）。随后w?玻色子衰变成一电子及一反电中微子。

“夸克在粒子加速器之中高速运动，不过，貌似分离的不够彻彻底底，还残留着一些胶子啊！”

李安心里顿时就是一突。

在提及夸克质量时，需要用到两个词：一个是“净夸克质量”，也就是夸克本身的质量；另一个是“组夸克质量”。也就是净夸克质量加上其周围胶子场的质量。这两个质量的数值一般相差甚远。一个强子中的大部份的质量，都属于把夸克束缚起来的胶子，而不是夸克本身。尽管胶子的内在质量为零，它们拥有能量——更准确地。应为量子色动力学束缚能（qcbe）——就是它为强子提供了这么多的质量。例如，一个质子的质量约为938mevc2，其中三个价夸克大概只有11mevc2；其余大部份质量都可以归咎于胶子的qcbe。

标准模型假定所有基本粒子的质量，都是来自希格斯机制。而这个机制跟希格斯玻色子有关系。顶夸克有着很大的质量，一个顶夸克大约跟一个金原子核一样重（~171gevc2），而透过研究为什么顶夸克的质量那么大。物理学家希望能找到更多有关于夸克，及其他基本粒子的质量来源。

胶子和夸克密切相关，了解夸克，又要动到胶子，这可谓是一环扣一环啊！

想到这里李安不由得暗骂，这个天王星人的科学家，真的就是给自己找麻烦啊！

分离胶子的技术，李安是有的，但是时间却是要用的比较长，毕竟，胶子的胶这个字，可不是随随便便乱说的。

胶子，是理论上预言的夸克之间的色su（3）对称性的规范场的量子，共八种，质量为零，自旋为媡，具有色量子数，被认为是传递夸克之间的强相互作用的粒子。

在1968年的电子对质子的深度非弹性散射实验中，就观察到可能存在有胶子的迹象。实验表明，质子中有着点状的物质，然而，质子的能量，只有一半由带电的点状物质所携带，其他一半则由中性的、无电磁相互作用的组分所携带。在夸克模型中，这些带电的点状物质被解释作夸克，中性的组分就是胶子。在jψ粒子发现之后，又发现了一系列由正反c夸克构成的粲偶素。实验上测得的粲偶素ηc（赝标粒子）和jψ粒子（矢量粒子）的寿命比，与由组成它们的正反夸克通过两个或三个胶子进行衰变的图像计算的结果相符。这可以作为一种间接的佐证。

1981年，在高能正负电子对撞实验中发现的三喷注现象，可以解释为正反夸克（q，悧）及胶子（g）引起的。更为直接的证明，有待于胶球的发现。按目前的理论，虽然胶子有色，但由于胶子之间有相互作用，它们可以结合成“无色”的复合态─胶球。它们的质量的量级为gevc，其存在在实验上的证实将有助于对胶子的进一步认识。

这个实验过程，又是过了三年。

粒子加速器，拥有着无数的核能供给能源，也差点坚持不住了！

“轰隆隆！”

在夸克撞击的时候，李安仔细的观察着粒子加速器的变化！

“改变了，果然改变了.......不过，怎么最后变成了夸克星？”

夸克星是由奇夸克物质组成，是一种假设的星体。理论上，奇夸克物质（简称奇物质）是在特别重的中子星里形成的密度极端高的一种物质状态。根据此理论，当构成中子星的中子因为受到本身重力塌陷的高度压缩，个别的中子会因此崩坏，组成中子的夸克会分离开来，进一步转化成奇夸克，也就是“奇物质”。这时的星体就是直接由奇夸克紧密结合在一起所构成的“夸克星”或是“奇物质星”（简称“奇星”），整个星体几乎可以看成单一的一颗巨大的中子。以质量和密度来分类，夸克星介于黑洞和中子星之间，如果再有足够的物质（质量）加入夸克星里，它之后会再继续收缩塌陷而成为黑洞。某些学说认为“奇物质”可能就是黑暗物质。

“宏观即微观，果然是这样吗？看来，我有些了解了这个强子外壳的原理了！”

李安若有所悟的说道。

夸克星的结构其实很简单，不像中子星那样分为很多层，其密度分布大致为常数。只要质量不是太大，夸克星中心密度不到表面密度的两倍，且面密度会在约1fm的尺度上速降为零。这是由于整星体是强相互作用约束的体系，夸克由于色禁闭效应可能逃离表面太远。星体内部除了夸克之外还存在电子。因电子只受比强相互作用弱得多的电磁约束，所它们分布比较弥散，在夸克表面之外有一定延伸。因有夸克和电子保持电中性，这样就不可避免地在夸克表面形成很强的电场。、

这一强电场的夸克星存在将一定程度上阻碍原子核与夸克物质之间的强作用，从而使得夸克星表面以上撑起一个最大质量约10e（-6）倍阳质量的壳层。如果夸克星果真具有这样一个壳层，那么它的辐射特征包括热辐射和非热辐射将与中子很难区分。然而，因夸克星诞生时具有强大的中微子光子辐射场，且拥有强磁场并快速自转，一般情况下很难形成这种壳层。

没有壳层、表面直接裸露于星际空间的奇异星称为裸奇异星。裸奇异星表面粒子具有强的束缚能；而脉冲星某些射电辐射特征可能表明表面粒子束缚能远比中子星高。如果进一步认为其内部的夸克物质呈现固态，那么这种固体裸奇异星的表面辐射特性或许应该类似于金属，电子处于连续态。至今没有明确探测到原子谱线可能就反映了这一属性。固态奇异星类似刚体，可以表现出长期进动。另外，当固态奇异星内部应力积累到一定程度时或许发生应力迅速释放，从而导致星震。固态奇异星星震会导致两种后果:转动惯量的突然改变和能量包括弹性能和引力能等的快速释放。前者可能与观测到的自转突跳glitch有关，而后者可以解释一类天体（软r射线重复暴）巨大高能射线耀斑现象。

这，应该是人制造的最小的夸克星把！（未完待续。。）

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