电子由什么夸克组成,夸克组成什么

夸克由什么组成？

关于夸克的知识，你可以看看下文。会对你有帮助。导读：本章摘自独立学者灵遁者量子力学科普书籍《见微知著》。此文旨在帮助大家认识我们身处的世界。世界是确定的，但世界的确定性不是我们能把我的。既然是量子力学科普书籍，自然离不开谈粒子。那么目前我们发现了多少种粒子？都是那些？它们各自的特性是什么？一起来看看吧。

我们现在所学习的量子力学体系叫标准模型。标准模型（英语：Standard Model, SM）是一套描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论。到目前为止，几乎所有对以上三种力的实验的结果都合乎这套理论的预测。但是标准模型还不是一套万有理论，主要是因为它并没有描述到引力，这个我在《变化》一书中就分析过原因，在这里就不说了。

我们说本章要介绍粒子世界，主要是介绍基本粒子。不包含分子，原子这些内容。在标准模型理论里共61种基本粒子（见表）包含费米子及玻色子。费米子为拥有半奇数的自旋并遵守泡利不相容原理（这原理指出没有相同的费米子能占有同样的量子态）的粒子；玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不相容原理。简单来说，费米子就是组成物质的粒子而玻色子则负责传递各种作用力。

我们就根据上图所示的内容，一 一为大家介绍。首先是夸克。上面说了根据特性分为三代。如下图。夸克（英语：quark）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。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。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）。灵遁者量子力学科普书籍《见微知著》电子版在灵遁者淘宝有。夸克有着多种不同的内在特性，包括电荷、色荷、自旋及质量等。在标准模型中，夸克是唯一一种能经受全部四种基本相互作用的基本粒子，基本相互作用有时会被称为“基本力”（电磁、重力、强相互作用及弱相互作用）。

夸克同时是现时已知唯一一种基本电荷非整数的粒子。通过上面的图，就可以看出这点。夸克每一种味都有一种对应的反粒子，叫反夸克，在对应的夸克符号上加一横作为标记，例如u代表反上夸克。跟一般反物质一样，反夸克跟对应的夸克有着相同的质量、平均寿命及自旋，但两者的电荷及其他荷的正负则相反。夸克模型分别由默里·盖尔曼与乔治·茨威格于1964年独立地提出。

引入夸克这一概念，是为了能更好地整理各种强子，而当时并没有什么能证实夸克存在的物理证据，直到1968年SLAC开发出深度非弹性散射（英语：Deep inelastic scattering）实验为止。夸克的六种味已经全部被加速器实验所观测到；而于1995年在费米实验室被观测到的顶夸克，是最后发现的一种。

夸克的自旋为1⁄2，因此根据自旋统计定理，它们是费米子。它们遵守泡利不相容原理，即两个相同的费米子，不能同时拥有相同的量子态。这点跟玻色子相反（拥有整数自旋的粒子），在相同的量子态上，相同的玻色子没有数量限制。跟轻子不同的是，夸克拥有色荷，因此它们会参与强相互作用。因为这种夸克间吸引力的关系，而形成的复合粒子，叫做“强子”。

在强子中决定量子数的夸克叫“价夸克”；除了这些夸克，任何强子都可以含有无限量的虚（或“海”）夸克、反夸克，及不影响其量子数的胶子。强子分两种：带三个价夸克的重子，及带一个价夸克和一个反价夸克的介子。最常见的重子是质子和中子，它们是构成原子核的基础材料。我们已经知道有很多不同的强子。它们的不同点在于其所含的夸克，及这些内含物所赋予的性质。

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，第一秒的最早部分会存有重夸克，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。在夸克理论的初期，当时的“粒子动物园（英语：Particle zoo）”除了其他各种粒子，还包括了许多强子。

盖尔曼和茨威格假定它们不是基本粒子，而是由夸克和反夸克组成的。在他们的模型中，夸克有三种味，分别是上、下及奇，他们把电荷及自旋等性质都归因于这些味。初时物理学界对于这份提案的意见不一。当时学界对于夸克的本质有所争论，一方认为夸克是物理实体，另一方则认为，它只是用来解释当时未明物理的抽象概念而已。在一年之内，就有人提出了盖尔曼－茨威格模型的延伸方案。

谢尔登·李·格拉肖和詹姆斯·布约肯（英语：James Bjorken）（James Bjorken）预测有第四种夸克存在，他们把它叫做“粲”。加上第四种夸克的原因有三：一、能更好地描述弱相互作用（导致夸克衰变的机制）；二、夸克的数量会变得与当时已知的轻子数量一样；三、三、能产生一条质量方程，可以计算出已知介子的质量。

后来斯坦福线性加速器中心（SLAC）深度非弹性散射实验在1968年指出，质子含有比自己小得多的点状物，因此质子并非基本粒子。物理学家当时并不愿意把这些物体视为夸克，反而叫它们做“成子——一个由理查德·费曼所创造的新词。随着更多味的发现，在SLAC所观测到的粒子后来被鉴定为上及下夸克。不过，“成子”一词到现在还在使用，是重子构成物（夸克、反夸克和胶子）的总称。

奇夸克的存在由SLAC的散射实验间接证实：奇夸克不但是盖尔曼和茨威格三夸克模型的必要部分，而且还解释到1947年从宇宙射线中发现的K和π强子。在1971年的一份论文中，格拉肖、约翰·李尔普罗斯和卢奇亚诺·马伊阿尼（Luciano Maiani）一起对当时尚未发现的粲夸克，提出更多它存在的理据。到1973年，小林诚和益川敏英指出再加一对夸克，就能解释实验中观测到的CP破坏，于是夸克应有的味被提升到现时的六种。

粲夸克在1974年被两个研究小组几乎同时发现（见十一月革命）——一组在SLAC，由伯顿·里克特领导；而另一组则在布鲁克黑文国家实验室，由丁肇中领导。观测到的粲夸克在介子里面，与一个反粲夸克束缚（Bound state）在一起。两组分别为这种介子起了不同的名子：J及ψ；因此这种粒子的正式名子叫J/ψ介子。

这个发现终于使物理学界相信夸克模型是正确的。底夸克在1977年被利昂·莱德曼领导的费米实验室研究小组观测到。这是一个代表顶夸克存在的有力征兆：没有顶夸克的话，底夸克就没有伴侣。然而一直都没有观测到顶夸克，直至1995年，终于被费米实验室的CDF（英语：Collider Detector at Fermilab）及DØ（英语：D0 experiment）小组观测到。

夸克是什么物质组成的？

物质都由原子组成，原子则由原子核以及绕核运行的电子组成，原子核又由质子和中子组成（除氕原子核之外），而夸克就是组成质子和中子的理论基本粒子。虽然由于色禁闭，夸克从未被直接观测到，但很多实验都能间接表明它们的存在。在粒子物理学中，引入夸克模型，非常符合实际观测结果。按照目前的认知，夸克是组成物质的最基本单位。

不过，按照弦理论，“能量弦”才是物质的最基本单位，由于它们的振动和运动产生了我们所观测到的基本粒子。但弦理论还只是一种数学原理，缺乏实验的证实。下面，我们来简单了解一下夸克。夸克和轻子（如电子、μ介子、中微子及其反粒子）两大类基本粒子组成了宇宙中所有可见的物质。夸克是与四大基本自然力（电磁力、引力、强核力和弱核力）都有相互作用的唯一基本粒子。

这些粒子具有色禁闭的基本属性——夸克都是以强子的形式出现，无法被单独分离出来。量子色动力学是描述夸克物理性质的理论。就像其他亚原子粒子一样，夸克可以用三个量子数来进行描述：自旋J、宇称P和质量m。因为夸克无法单独分离出来，所以必须通过观测由它们组成的较大粒子来推断其性质。目前已知有六种夸克：上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克。

几种夸克的质量各不相同，它们的质量一般用兆电子伏特除以光速的平方（MeV/c^2)）来表示。亚原子粒子是根据它们产生的能量而不是质量来测量的。上夸克的质量最小，顶夸克的质量最大，下夸克的质量大约是上夸克的两倍。包括质子和中子在内的所有重子，全部都是由三个夸克组成。例如，质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子由两个下夸克和一个上夸克组成。

暗物质是由六夸克组成的吗？理由是什么？

时间到2020-04-04（清明）这个时点遮挡爱因斯坦视线的那层薄薄窗户纸就到一捅就破的时候了：012600年前佛祖发现如来恒等式：空＋色≡如来如来者无所从来，亦无所去。022600年前老子说在天地创生之前已经就有一个混成之物了，这个物叫玄牝（黑洞）。031748年欧拉发现上帝制造的恒等式：这个恒等式简化后就是：-1＋1≡0。

041920年玻色-爱因斯坦预言宇宙中当温度降到-273.15C°时存在玻色-爱因斯坦凝聚态（第五态）。052010-03-14模糊发现龟?是中国??太极☯文明的使者，龟?身上带着一个符号（☯）和两部无字天书：062013-03-03模糊发现全域费波纳契数列：这里，φ＝（√5-1）/2或φ＝0.618…（黄金比例）。

-∞ ∞…-1 1 0 1 1 2 3 5 8…∞072020-02-02后认识大爆炸：一、宇宙恒等式引力子＋光子≡中微子引力子带1份负能量，光子带1份正能量，中微子不带能量。这个恒等式与欧拉公式和如来恒等式同构。二、光子光子由正负电荷和正反虚拟子构成，带1份能量h（普朗克常数）。三、引力子光子去掉一对电荷后的壳，带1份负能量-h。

四、中微子中微子不带能量，其精细结构是正负电荷绕两个引力子形成自耦合。五、真空和暗能量真空中任意一个点对应一个中微子或真空是由光子填充形成的。中微子中隐含有一个光子，这个光子是不可见的，所以，这些隐含在真空或中微子中能量叫暗能量。六、空洞人类所处的宇宙或一个泡泡就是一个真空团，真空团中中微子和中微子之间存在一种聚团力（Φ）（第五力），所有泡泡都漂浮在宇宙大空洞中。

空洞由纯引力子填充，温度永远是-273.15C°，空洞也叫狄拉克负能量海。七、宇宙边缘波江座10亿光年级大空洞，是两个泡泡未完全合并时留下的，其边缘特征可以示意视界小宇宙边缘的结构。八、中微子冰和暗物质真空团与空洞混成带温度就是绝对零度，根据玻色-爱因斯坦统计，中微子会凝结形成中微子冰。中微子冰就是玻色-爱因斯坦冷凝态（第五态）。

质子由夸克组成，夸克由什么组成？再往下呢？

答：当前的科学实验，能触及和证实存在的，夸克已经是最基本的粒子之一；但是超弦理论预言，夸克由更基本的“弦”组成。 质子和中子由更基本的粒子“夸克”组成，这点已被实验证实；在标准模型理论中，预言了62种基本粒子，其中绝大部分已被实验证实存在。 夸克是大类，包含62种粒子中的36种，比如中子就由一个“上夸克”和两个“下夸克”构成，这已经是当前实验物理学能触及的极限了。

但由于“夸克禁闭”，夸克无法独立存在，只能和其他夸克发生强相互作用，继而“绑定”在一起，形成质子、中子等其他基本粒子。 不过理论物理学家走在了前面，发展了一门非常前沿的理论——超弦理论。 超弦理论认为：我们宇宙中的一切物质，都由一种名为“超弦”的组成，超弦尺度非常小，大约10^-35米级别，当超弦以不同的方式振动时，就得到了不同性质的基本粒子。

“超弦”本身是一维的，但是超弦可以在不同的维度中震动；而且超弦理论预言，我们宇宙由“十维空间 一维时间”构成，其中有七个维度的空间蜷缩在普朗克尺度。 目前，超弦理论很被物理学家看好，被认为是最有可能成为终极理论的理论；目前，超弦理论还从理论上，解决了物理学中的一大难题，就是相对论和量子力学的相容性问题。

不过限于超弦理论的研究需要极其艰深的数学知识，以至于目前少有物理学家能去专攻超弦理论，而且当前的科学技术条件，还远远达不到验证超弦理论的尺度。 比如以人类目前建造的大型强子对撞机，如果要对超弦理论进行验证，其对撞机的长度可以绕银河系一圈了；所以，目前超弦理论还处于理论研究的探索阶段，未来的路还有很长。

物质的结构是无限小的吗？夸克也会有内部结构，然后这个内部结构依旧有更小的内部结构，无限细分吗？

物质不能无限分割下去，物质有最小单位。一个完全孤立的个体，且这个个体与外界没有任何的交换，是无法实现运动或无法被标识为运动的，然而，在众多存在中完全孤立且与外界没有任何形式交流的存在个体是根本不存在的，因为不同的存在在存在之后，它们首先要做的就是宣示自身的存在与存在位置并且感知它者的存在与存在位置，这标识与感受本身就决定了个体孤立存在的根本不可能。

我们把这个世界看做一个个体，那么这个世界个体不受外界影响的原因就在于这个世界本身就是无限的，这个世界没有外部。因此，对于所有以个体形式存在的存在来说，运动是必然的，或者说，运动是个体的存在形式。所以说个体数量无限与个体运动是必然的。从本质上来说，运动是一种结果，是它者个体或个体自身消耗的结果，因为每一个个体都会消耗并没有受到它者个体消耗的影响，所以运动是消耗的结果。

因为没有消耗的世界是绝对静止的，而绝对静止的存在是没有时间的，没有时间的存在是不存在的，所以存在的个体必然消耗。个体消耗必然使得个体在消耗前与消耗后存在着不同。这种消耗后不同首先表现为个体质量的减少与位置的变化，再者表现为个体为维持自身的存在又纳入了新的质量，从而消耗后个体与消耗前个体完全不同，这种个体的不同也就是个体的运动。

而这种不同也就导致了运动的不连续性或者物质的不连续性。假如运动是连续的，这也就意味着物质也是连续的，因为运动是物质的运动，运动是物质的存在形式，那么这个世界就是全连续的，空间内充满了无差别的物质，必然的这种空间也就没有外部与内部，没有外部与内部也就是绝对静止，而绝对静止是根本不存在的，所以对于这个真实存在的世界来说，运动和物质是不连续的。

运动是物质消耗的结果，而物质消耗有分为有内消耗和无内消耗。物质的有内消耗就是物质的一部分消失或发生了改变，物质的无内消耗就是物质整体消失或整体改变。这样一来，现实必然存在这样一种情况，物质在完成有内消耗和无内消耗之前或完成运动之前是没有变化和运动的，也就是说，这时的物质是静止的。这样一来，物质的存在就是被时间串连起来的静止的物质个体，也就是说，物质存在是长时间分割内的运动变化与最短时间分割内的静止的统一。

这样一来，时间是静止物质的连接或不同运动状态的连接与标识，时间与运动是共存的，时间也就被物质的静止、或物质的运动、或物质的不同运动状态所分割，也就是说，被分割的时间才真实存在，才具有意义，时间是向内无限的，分割外没有时间。而运动的物质是由静止的物质连接完成的，那么静止的物质就是最小存在单位，且不可再被分割，所以物质向内有限，而向外无限。