捏碎一个夸克需要多大的力量(把夸克撞碎)

本文目录

1. 强电颜色各代表什么
2. 捏碎一个夸克需要多大的力量
3. 夸克是怎么被发现的
4. 量子到底是不是物质，怎么看到量子呢

强电颜色各代表什么

强电颜色是在粒子物理学中表示夸克的六种可能性的颜色，分别为红色、绿色、蓝色、反红色、反绿色和反蓝色。这六种颜色并不是真正的颜色，而是一种抽象的概念，用于描述夸克之间的相互作用。夸克是构成核子的基本粒子，它们之间的相互作用非常强烈。强电颜色是一种非常重要的概念，对于理解基本粒子之间的相互作用和物质的结构具有重要的意义。

捏碎一个夸克需要多大的力量

质子、中子等强子是由更加基本的夸克组成。由于夸克禁闭的原因，夸克不能单独存在或者直接被观测到，对夸克的认识大多是来自于对强子的观测，目前已经发现了6种夸克。

夸克又是由什么组成的？打开夸克需要多少能量呢？回答这样的问题之前需要理解“基本粒子”这一概念。基本粒子是构成物质的基础，它是构成物质的最小单位。既然是最小单位，也就是说基本粒子不可以再进一步分割，这不同于很多中国人认同的物质无限可分思想。如果夸克真的是最基本的粒子，夸克就不会被继续分割下去。

弦理论认为宇宙中物质的基本单元不是电子、夸克、中微子、光子之类的粒子，而是尺度更小的线状的弦。用弦理论可以得到非常完美的画面，广义相对论、量子力学能够得到统一，几种相互作用能够统一在一起，弦理论比较接近科学家要寻找的终极理论。

不过弦理论也存在着一些问题，弦理论的预言性不足，目前看也无法得到证伪，这使得弦理论不像是科学，很像是一个数学游戏。要检验弦理论，需要建造非常强大的加速器，费米实验室的加速器以及欧洲大型强子对撞机寻找超对称粒子的努力都以失败告终，这使得更多的科学家加深了对超对称粒子或者弦理论的看空。像杨振宁，他反对建造大型加速器、认为高能物理盛宴已过的一个重要理由就是超对称粒子是猜想中的猜想，这就是他不认可弦理论的一个表现。

若是用加速器去检验弦理论，地球上目前还造不出这样的加速器，加速器恐怕要达到星系那么大。所以，目前看，夸克是否还可以继续分割下去，这个问题还没有确切的回答。

夸克是怎么被发现的

在回答这个问题前，对“发现”这个词，应该先明确一下。

生活中，发现（观察）就是看到、听到、摸到等，也就一个对象能被人类的感官明确地感觉到。这种感觉应该满足几个要求：第一，感官正常的人都能感觉到，不依赖于观察者；第二，满足同样的客观条件下，总能被观察到，不依赖于时间和地点。

研究中的发现（观察）应该具有以上的基本两个特点，但是也有所不同。第一，不再局限于感官直接感知。比如，看到可见光的时候，人会有明亮和颜色的反应；但是其它的电磁波人是看不到的，但是如果观察到它们的效应，我们也认为是看到了这类电磁波，例如，红外线的热效应，紫外线对荧光物质的作用，X射线成像，微波通讯等。第二，观察者对于被观察者的影响有时不能忽略。比如，我们向一个黑屋子里扔乒乓球并统计弹回的乒乓球的数据来推断屋里有某个物体及其特点，总得假设乒乓球远小于这个物体，从而认为乒乓球对该物体的影响可以忽略；如果这个屋子里的物体就是乒乓球，那么推断过程会比较困难。这种困难，在粒子物理中会比较典型，量子力学发展史上的这类讨论非常多。

下图著名的卢瑟福散射实验，就是一个丢乒乓球的典型例子，把alpha粒子射向金箔（金原子），根据散射的alpha粒子来推断金原子的结构。这个实验确立了现代原子模型的基础。

粒子物理中的观察过程，比如夸克的发现，也必须满足以上的两个要求：第一，不依赖于观察者，第二，不依赖于时间和地点。

再说夸克的发现。当人类发现了质子、中子、电子后，又发现了一系列的“基本”粒子：上百种的介子和重子，这时候，大家都开始怀疑，这些粒子难道真的都是基本的？回想下元素周期表发现时的情形，这多么相似。

然后，就有人提出各种分类方法，和对元素的处理方式一样，试图找到规律，找到这些粒子的内部结构。最后胜出的是夸克模型。根据实验和理论的发展，夸克种类从三种增加到六种，又加上了颜色，变成三六十八种，考虑到反粒子，总数三十六种。夸克模型可以解释已发现大量介子和重子，并且预研了新的粒子，并被实验所观察到。所以夸克模型是一个成功的模型。但是，人们希望能“看”到一个夸克。

实验上寻找夸克是一个更传奇的过程。虽然到现在也没找到自由的夸克，但是我们的确看到了夸克存在的效应。具体还是散射实验，比如用电子去打质子，“看”到了质子的结构，符合夸克模型的预言；再比如正负电子湮灭实验中观察到三喷注现象，可以用夸克和胶子喷注完美解释。后来，理论的发展可以解释为什么无法观察到自由夸克后，这种无法直接被“看”到的基本粒子也就被大多数人所接受。

下图是一个四喷注事例（也就是四个夸克事例）在探测器中的行为。

到目前为止，实验上无法在10^(-18)米的尺度以上“看”到夸克的内部结构，故将其视为基本粒子。也许，随着实验条件的改善，夸克的角色会发生变化，不再“基本”，也未可知。

量子到底是不是物质，怎么看到量子呢

量子到底是不是物质，怎么看到量子呢？

科学建模很高兴来回答这个问题。量子不是物质，而是物质所处的一种状态，更准确地说，是一旦物质处于某种状态下的时候，就会具有一些特殊的性质，这些性质我们起了个统一的名字叫量子效应，发明了一种叫做量子（Quantum）的数学符号来表示这些性质，研究了一些基于量子Quabit的运算公式，来分析预测物质在量子态下会发生什么样的事情。

量子并不是某种特殊的粒子，量子更常用的说法是量子态，或者叫做量子状态，是指某一个微观粒子处于某种状态时，称之为处于一个量子态。

什么量子态，简单的说，当一个微观粒子的某个属性处于一种不确定的状态时，接本上就可以说这个粒子处于一个量子态。

什么事不确定？举个例子，我们想要看看一个电子目前处于那一个轨道上运行，按常理，他应该处于某一个确定的轨道上围绕原子核转。

但实际情况时，我们每次测量，这个电子的位置都不一样，一会在这个轨道，再测量一次就会跑到另外一个轨道上去了。

这种奇特的现象我们用量子态来表示。也就是说，量子态是描述一个粒子处于某个状态下的概率。

只有在被观测后，粒子最终状态才最终确定到某一个状态，即，以一个概率进入一个状态。

我们不看这个粒子，它是一个不确定的状态，我们看了这个粒子后，这个粒子会进入某一个状态，也可能进入另外一个状态，这些状态选择由概率控制，是一个随机的过程。

因此，我们说，量子其实是微观粒子所处的状态。

既然量子只是微观粒子的一种状态，那么我们如何观测到量子态呢？其实我们没有办法直接观测到一个粒子的量子态，我们只能通过观测把粒子所处的位置记录下来，通过统计1万次或1百万次观测粒子所处的位置来大致获得粒子处于不同状态的概率分布图。

比如，我们想观测氢原子的一个电子的量子态时，通常是想办法记录下来一个电子的速度、位置，但这几乎是不可能的事情，我们在大多数时候只能借助薛定谔波函数来模拟原子内部量子形态。

直到最近，2013年，来自荷兰的科学家才首次直观地记录下来一个电子的量子态形态。他们借助一种光学设备将氢原子中的电子映射到一个底片上，借助光学干涉的原理保留了电子的状态，从而将氢原子中电子的状态记录在一个2维底片上。

但是氢原子中的电子是3维分布的，所以，真正获取电子的量子态分布还是一个难解的科学挑战。

最后，量子效应最奇特的现象是量子纠缠态。所谓量子纠缠，是两个粒子被关联起来后，进入到一个量子纠缠态，两个量子必须处于相同的某一个状态。也就是说，一旦我们去观测两个粒子中的任何一个，得到一个确定的状态，那么另一个粒子也必然处于同样的一个状态，无论这两个粒子相隔多远。

量子纠缠态主要用光子来做实验观测，科学家通过一个激光发射器发出一系列光子，经过一个特殊晶体后，会有一对光子形成纠缠态，把两个光子送入两个不同的路，这样两个光子就会天各一方。在接受段，我们用一个仪器去测量其中一个光子的相位，这样量子态塌缩，得到一个确定性的状态结果，另外一个光子也会随之进入一个相同的状态。这样，我们就能确定两个光子进入了量子纠缠态了。

量子还有很多神秘的特性，欢迎关注科学建模，一起分享科学背后的道理。

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