強子與夸克模型
組分夸克(constituent quark)
這裡有個謎題。上夸克和下夸克極其輕——每個大約只有質子質量的幾千分之一。然而,如果你把質子當作三個夸克,並問其中每一個有效地有多重,你得到的約是質子質量的三分之一,足足大了幾百倍。同一個夸克怎麼可能既輕如羽毛又如此之重?答案就是組分夸克這個概念。
組分夸克是指一個夸克連同它在強子內部周圍的膠子雲和海夸克雲,被當作一個有效的整體。物理學家稱之為夸克真實質量(或流夸克質量)的那個極小數字,是夸克被剝得精光時的重量。組分質量大得多,因為它把夸克隨身拖著的強交互作用雲的能量也打包進去了。想像一顆輕巧的彈珠在濃稠的糖漿裡滾動:它表現得彷彿重得多,因為它帶著糖漿一起走。
組分夸克圖像是一種近似,而非根本真理,但它出奇地有用。把一個重子當作三個重的組分夸克、把一個介子當作兩個,物理學家就能以驚人的準確度預測許多強子的質量、電荷和磁矩,所用的幾乎只是簡單加法。它是簡單夸克模型背後的實用引擎,儘管更深的真實,是量子色動力學所描述的那個雜亂、翻捲的內部。
一個流上夸克只重約 2 MeV,但它在質子內部的組分質量約為 300 MeV——大約是質子的三分之一,主要由強交互作用的能量構成。
同一個夸克有一個極小的「裸」質量,但一旦它拖著自己的強交互作用雲,有效質量就大得多。
組分質量和流質量是描述同一個夸克的兩種方式,不是兩種不同的粒子。組分這個數字是個方便的有效數值,它悄悄吸收了質子大部分的強交互作用束縛能。
又稱
另見