質子,中子,電子是由什麼構成的?其各自的作用力及質量與其構成粒子之間的關係是什麼?
我們知道原子核由質子和中子構成,質子,中子,電子均由夸克構成。原子的質量由原子核決定。那麼問題來了,基本粒子的質量與其構成粒子之間存在什麼關係?基礎例子的電荷演算法及其質量演算法分別是什麼?只是單純的相加關係,還是具有某種特定演算法?
第一個問題,這些粒子的組成:
夸克有3代:
上夸克u、下夸克d (up、down)
奇異夸克s、粲夸克c (strange、charm)
頂夸克t、底夸克b (top、bottom)
電子就是電子,目前認為電子和夸克不可分,帶電-1。
第二個問題,電荷和質量怎麼相加:
電荷的加減就是直接代數加減就可以,例如:
質子( )由2個u夸克(帶電+2/3)、1個d夸克(帶電-1/3)組成,因此質子帶正電+1
中子( )由2個d夸克(帶電-1/3)、1個u夸克(帶電+2/3)組成,中子不帶電
質量不能直接相加,否則會發現少了很多東西:
u夸克質量3,d夸克質量7,則 直接加起來等於13,實際上質子質量938.272
(註:數據來源:格里菲斯《粒子物理導論》,質量單位: )
這之間相差的部分,和愛因斯坦的質能關係有關:
夸克之間存在著強相互作用力,有著很大的能量,而(不太準確的表述來說)能量可以以質量的形式表現出來,造成了這部分差值。描述強相互作用力要用QCD,但是耦合常數只有在高能量下才比較小,也就是說高能量下(比如給粒子很大的能量,讓它具有很高的速度)微擾論成立,可以用費曼圖逐圈展開來計算。
在低能量下,比如求質子的靜止質量,這時候耦合常數不夠小,不能用微擾論,暫時也沒有更強力的數學工具,所以目前質子質量怎麼用QCD求出來,還是個難題。
電子不是由夸克組成,電子不可再分。電荷就是簡單相加。至於質量怎麼來的還真是一個有趣的話題。
電子的具體結構現在還不清楚不過我覺得它是個波包?
夸克, 各種夸克,
忽略。波即粒子,粒子即波。本質上,它們是一樣的。
有一種說法是所有的粒子都是由空間構成的
夸克啊,哥哥們,一個三分之一正電荷與兩個三分之二負電荷相加,至於質量,標準模型只能用希格斯場解釋
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