原子核的體積很小，直徑一般在10-15米～10-14米左右，核內(nèi)質(zhì)子相互排斥，由于核子間存在強大的核力，核子才能緊密結(jié)合成為穩(wěn)定的原子核。
正是由于核子間存在強大的核力，核子結(jié)合成原子核時要放出一定的能量。
核子結(jié)合成原子核時放出的能量叫做原子核能，簡稱核能(nuclear energy)。例如2個中子和2個質(zhì)子結(jié)合成氦核時要放出28.37兆電子伏(MeV)的能量。
夸克
quark
20世紀60年代，美國物理學(xué)家默里·蓋爾曼和G.茨威格各自獨立提出了中子、質(zhì)子這一類強子是由更基本的單元——夸克(quark)組成的，很多中國物理學(xué)家稱其為“層子”。它們具有分數(shù)電荷，是電子電量的2/3或-1/3倍，自旋為1/2.夸克一詞是蓋爾曼取自J·喬埃斯的小說《芬尼根徹夜祭》的詞句“為馬克檢閱者王，三聲夸克”．夸克在該書中具有多種含義，其中之一是一種海鳥的叫聲．他認為，這適合他最初認為“基本粒子不基本、基本電荷非整數(shù)”的奇特想法，同時他也指出這只是一個笑話，這是對矯飾的科學(xué)語言的反抗．另外，也可能是他喜歡鳥類的原因．
最初解釋強相互作用粒子的理論需要三種夸克，叫做夸克的三種味，它們分別是上夸克(up,u)、下夸克(down,d)和奇異夸克(strange,s)。1974年發(fā)現(xiàn)了J/ψ粒子，要求引入第四種夸克粲夸克(魅夸克)(charm,c)。1977年發(fā)現(xiàn)了Υ粒子，要求引入第五種夸克底夸克(bottom,b)。1994年發(fā)現(xiàn)第六種夸克頂夸克(top,t)，人們相信這是最后一種夸克。
夸克理論認為，所有的重子都是由三個夸克組成的，反重子則是由三個相應(yīng)的反夸克組成的。比如質(zhì)子(uud)，中子(udd)?？淇死碚撨€預(yù)言了存在一種由三個奇異夸克組成的粒子(sss)，這種粒子于1964年在氫氣泡室中觀測到，叫做負ω粒子。
夸克按其特性分為三代，如下表所示：
符號 中文名稱 英文名稱 電荷(e) 質(zhì)量(GeV/c^2)
u 上夸克 up +2/3 0.004
d 下夸克 down -1/3 0.008
c 粲(魅)夸克 charm +2/3 1.5
s 奇夸克 strange -1/3 0.15
t 頂夸克 top +2/3 176
b 底夸克 bottom -1/3 4.7
在量子色動力學(xué)中，夸克除了具有“味”的特性外，還具有三種“色”的特性，分別是紅、綠和藍。這里“色”并非指夸克真的具有顏色，而是借“色”這一詞形象地比喻夸克本身的一種物理屬性。量子色動力學(xué)認為，一般物質(zhì)是沒有“色”的，組成重子的三種夸克的“顏色”分別為紅、綠和藍，因此疊加在一起就成了無色的。因此計入6種味和3種色的屬性，共有18種夸克，另有它們對應(yīng)的18種反夸克。
夸克理論還認為，介子是由同色的一個夸克和一個反夸克組成的束縛態(tài)。例如，日本物理學(xué)家湯川秀樹預(yù)言的[[π+介子]]是由一個上夸克和一個反下夸克組成的，π-介子則是由一個反上夸克和一個下夸克組成的，它們都是無色的。
除頂夸克外的五種夸克已經(jīng)通過實驗發(fā)現(xiàn)它們的存在，華裔科學(xué)家丁肇中便因發(fā)現(xiàn)粲夸克而獲諾貝爾物理學(xué)獎。近十年來高能粒子物理學(xué)家的主攻方向之一是頂夸克 (t)。
至于1994年最新發(fā)現(xiàn)的第六種“頂夸克”，相信是最后一種，它的發(fā)現(xiàn)令科學(xué)家得出有關(guān)夸克子的完整圖像，有助研究在宇宙大爆炸之初少于一秒之內(nèi)宇宙如何演化，因為大爆炸最初產(chǎn)生的高熱，會產(chǎn)生頂夸粒子。
研究顯示，有些恒星在演化末期可能會變成“夸克星”。當星體抵受不住自身的萬有引力不斷收縮時，密度大增會把夸克擠出來，最終一個太陽大小的星體可能會萎縮到只有七、八公里那么大，但仍會發(fā)光。
夸克理論認為，夸克都是被囚禁在粒子內(nèi)部的，不存在單獨的夸克。一些人據(jù)此提出反對意見，認為夸克不是真實存在的。然而夸克理論做出的幾乎所有預(yù)言都與實驗測量符合的很好，因此大部分研究者相信夸克理論是正確的。
1997年，俄國物理學(xué)家戴阿科諾夫等人預(yù)測，存在一種由五個夸克組成的粒子，質(zhì)量比氫原子大50％。2001年，日本物理學(xué)家在SP環(huán)－8加速器上用伽馬射線轟擊一片塑料時，發(fā)現(xiàn)了五夸克粒子存在的證據(jù)。隨后得到了美國托馬斯·杰裴遜國家加速器實驗室和莫斯科理論和實驗物理研究所的物理學(xué)家們的證實。這種五夸克粒子是由2個上夸克、2個下夸克和一個反奇異夸克組成的，它并不違背粒子物理的標準模型。這是第一次發(fā)現(xiàn)多于3個夸克組成的粒子。研究人員認為，這種粒子可能僅是“五夸克”粒子家族中第一個被發(fā)現(xiàn)的成員，還有可能存在由4個或6個夸克組成的粒子。
夸克是目前物理學(xué)中公認的最小的物質(zhì)單位了，不能再分了，可是夸克是否存在至今科學(xué)家還在爭論呢
人們一般都認為：物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，分子是由原子構(gòu)成的，原子是由電子、質(zhì)子、中子等基本粒子組成的，而基本粒子則是由比基本粒子更基本的亞粒子組成的。亞粒子也就是人們常說的“夸克”或 “層子”。
本站僅提供存儲服務(wù)，所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布，如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容，請
點擊舉報。
