強子與夸克模型
價夸克與夸克海(valence quarks vs the quark sea)
教科書說質子是三個夸克。仔細一看,這幅圖像太簡單了。質子內部不是三個安靜的小點,而是一片翻騰的人群。那裡有賦予質子身份的三個夸克——還有數不清的其他夸克、反夸克和膠子,不斷在它們周圍忽現忽滅。物理學家把這群東西分成兩類:價夸克和海夸克。
價夸克是常住居民,是定義這個強子是什麼的那些——質子的兩個上夸克加一個下夸克。海夸克是臨時訪客:強交互作用憑純能量在轉瞬間變出的夸克-反夸克對,隨後又彼此湮滅。由於它們成對出現,海不增添淨電荷或淨味,所以質子的電荷仍然只由它的價夸克決定。但海並非可以忽略——在高能下,海夸克和膠子攜帶著質子的大部分動量。
這種區分對解讀高能碰撞至關重要。當兩個質子相撞,你真正撞在一起的是它們內部的夸克和膠子,而其中任何一個——無論價夸克還是海夸克——都可能參與。在質子裡找到某種夸克、且它攜帶質子某一份額動量的機率,由部分子分布函數刻畫,並在深度非彈性散射這樣的實驗中測得。把這些分布弄對,正是物理學家得以預測——比如——希格斯玻色子在大型強子對撞機中應當多頻繁地產生的原因。
質子的價夸克是 u、u、d。圍繞它們的是一片海,甚至短暫地包含奇夸克和粲夸克的夸克-反夸克對,隨後它們又消失。
價夸克決定強子的身份;額外的對與膠子組成的海,則填滿它的內部。
不要把海想像成一群固定的、可以數清的東西。你「看到」多少海夸克,取決於你探測得多用力:探測越用力(能量越高),你在質子裡分辨出的對與膠子就越多。
又稱
另見