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    美国弗米实验室物理学家发现顶夸克
    * 发表时间 : 2021-04-26 15:51:48 * 浏览 :
      夸克是比质子、中子更微小的物质组成基本粒子。在60年代以前,物理学界认为质子、中子是最小的物质组成粒子。经由实验观测与理论推算,科学家认为夸克应该有6种。(u 上夸克...

    美国弗米实验室物理学家发现项夸克

      夸克是比质子、中子更微小的物质组成基本粒子。在60年代以前,物理学界认为质子、中子是最小的物质组成粒子。经由实验观测与理论推算,科学家认为夸克应该有6种。(u 上夸克、d 下夸克、c 粲夸克、s 奇夸克、t 顶夸克、b 底夸克)

      1963年后,科学家陆续发现第4、5种夸克,其中『粲夸克』是由华裔科学家丁肇中领导的研究群在1974年发现。3年后,李德曼领导的研究群又证实『底夸克』的存在。寻找最后一种夸克,便是19年来粒子物理学家努力的方向,只有证实顶夸克的存在,粒子物理学理论才能获得验证。顶夸克的质量超过科学家的推测。顶夸克的质量大约是质子质量的200倍,依照相对论的质量与能量转换公式,以质子对撞方式产生顶夸克,必须使质子以极高的速度运动,速度愈快、能量愈高,碰撞的瞬间才能产生顶夸克。

      费米实验室的加速器周长有6.3km,使用1000个超导磁铁,把质子与反质子加速到各具有九千亿电子伏特的能量后,进行对撞,平均要1兆次的对撞才可能观察到1次顶夸克。顶夸克出现后,『随即』消失。实验显示,顶夸克出现后,便在1×10-24s(观察者还来不及眨眼的瞬间)衰变成其他粒子。

      1964年盖尔曼提出了夸克模型,认为介子是由夸克和反夸克所组成,重子是由三个夸克组成。他因此获1969年物理奖。

小编点评:微观粒子的研究往往需要进行粒子对撞实验进行验证,而粒子加速器则是这一实验过程中必不可少的重要设备!各个大国都在这一领域投入大量的精力。欧洲也建立过粒子加速器。
中国在建立粒子加速器的时候引来了很多的争议,尤其以杨振宁的观点更具代表性。杨振宁认为目前中国并不具备进行这类高能物理研究的基础,因为中国相关领域的科学家极度匮乏,而粒子加速器建设的资源投入相当巨大,即便建设成功了,国内也没什么人会用,相关研究也需要邀请国外的科学家,到时候就等于是为他人做嫁衣。相反的,如果将用于建设粒子加速器的这笔资金投入到基础科研领域的教育中,努力培养出大批优秀的基础科学人才,更具实际意义。
即便是资金雄厚如美国,也曾经在粒子加速器建设的工程中出现了预算超支并且最终项目下马的案例。可见,高端科研领域的每一项巨大研究成果的背后都有着常人难以想象的付出。