但這種“蠻力”對夸克則行不通,目前對于“夸克禁閉”的解釋比較流行的是用弦理論,夸克之間是由強子連接的,而強子可以認為是一個極短的弦,夸克就是弦的兩端,如果想讓這個兩個夸克分開,就需要很大的能量將這根弦“打斷”,然而將兩個夸克分開的能量足以在分開夸克的同時又形成新的一對夸克(能量轉換為質量),這樣一來,新的夸克和原來的夸克就又組成了兩對禁閉的夸克。
1、夸克禁閉是什么?為什么會使夸克不能單獨存在?
夸克很多人都聽說過,但“夸克禁閉”這個概念聽說過的人應該不多,這算是粒子物理學中的一個“謎題”吧?!翱淇私]”描述的是一種物理現(xiàn)象,簡單的說,就是指夸克不會單獨存在,我們都知道的是,這個物質的世界是由原子和分子組成的,原子核一般是由質子和中子組成的,而質子和中子是由夸克組成的。夸克是目前已知的最小的一種基本粒子,但科學家在物理實驗的觀測中,像質子與中子這些基本粒子是可以拿出來單獨觀測的,但夸克不同,我們現(xiàn)在所有的物理觀察都無法觀測到單獨的夸克存在,只能發(fā)現(xiàn)由一對或幾對夸克組成的粒子,
這種無法觀測單獨夸克的現(xiàn)象被稱為“夸克禁閉”?!翱淇私]”這種現(xiàn)象并不是因為夸克“尺寸”過于微小(小于10^-18米)而無法單獨觀測,而是存在一種無法打破的“循環(huán)”,在這里,我們要了解一點的就是,在微觀層面,能量與質量的界限是比較模糊的,特別是夸克這種“級別”的,你把它看做是一小團能量也是可以的。對于質子或中子,它們之間結合是由核力,也就是在強相互作用力下結合到一起的,只要有足夠的能量就可以把它們分開,
2、質子由夸克組成,夸克由什么組成?再往下呢?
答:當前的科學實驗,能觸及和證實存在的,夸克已經是最基本的粒子之一;但是超弦理論預言,夸克由更基本的“弦”組成,質子和中子由更基本的粒子“夸克”組成,這點已被實驗證實;在標準模型理論中,預言了62種基本粒子,其中絕大部分已被實驗證實存在??淇耸谴箢悾?2種粒子中的36種,比如中子就由一個“上夸克”和兩個“下夸克”構成,這已經是當前實驗物理學能觸及的極限了,
但由于“夸克禁閉”,夸克無法獨立存在,只能和其他夸克發(fā)生強相互作用,繼而“綁定”在一起,形成質子、中子等其他基本粒子。不過理論物理學家走在了前面,發(fā)展了一門非常前沿的理論——超弦理論,超弦理論認為:我們宇宙中的一切物質,都由一種名為“超弦”的組成,超弦尺度非常小,大約10^-35米級別,當超弦以不同的方式振動時,就得到了不同性質的基本粒子。
“超弦”本身是一維的,但是超弦可以在不同的維度中震動;而且超弦理論預言,我們宇宙由“十維空間 一維時間”構成,其中有七個維度的空間蜷縮在普朗克尺度,目前,超弦理論很被物理學家看好,被認為是最有可能成為終極理論的理論;目前,超弦理論還從理論上,解決了物理學中的一大難題,就是相對論和量子力學的相容性問題。
不過限于超弦理論的研究需要極其艱深的數(shù)學知識,以至于目前少有物理學家能去專攻超弦理論,而且當前的科學技術條件,還遠遠達不到驗證超弦理論的尺度,比如以人類目前建造的大型強子對撞機,如果要對超弦理論進行驗證,其對撞機的長度可以繞銀河系一圈了;所以,目前超弦理論還處于理論研究的探索階段,未來的路還有很長。
3、夸克還可以再分割嗎?
面對大千世界,人類總是希望能夠將萬物歸結為有限的基本元素,從而獲得一個統(tǒng)一的世界觀,原始人將他們所生活的世界,歸結于與其生活戚戚相關的某個具體的物體。比如,太陽、月亮或老虎等,原始人懷著崇拜的心情,通過神話傳說,將他們的生活經驗和各種事物都聯(lián)系了起來,成為指導和規(guī)范他們生存的指南,到了古希臘時期,人類的迷信色彩已經有了很大的消退。