强子与夸克模型

组分夸克(constituent quark)

这里有个谜题。上夸克和下夸克极其轻——每个大约只有质子质量的几千分之一。然而,如果你把质子当作三个夸克,并问其中每一个有效地有多重,你得到的约是质子质量的三分之一,足足大了几百倍。同一个夸克怎么可能既轻如羽毛又如此之重?答案就是组分夸克这个概念。

组分夸克是指一个夸克连同它在强子内部周围的胶子云和海夸克云,被当作一个有效的整体。物理学家称之为夸克真实质量(或流夸克质量)的那个极小数字,是夸克被剥得精光时的重量。组分质量大得多,因为它把夸克随身拖着的强相互作用云的能量也打包进去了。想象一颗轻巧的弹珠在浓稠的糖浆里滚动:它表现得仿佛重得多,因为它带着糖浆一起走。

组分夸克图像是一种近似,而非根本真理,但它出奇地有用。把一个重子当作三个重的组分夸克、把一个介子当作两个,物理学家就能以惊人的准确度预测许多强子的质量、电荷和磁矩,所用的几乎只是简单加法。它是简单夸克模型背后的实用引擎,尽管更深的真实,是量子色动力学所描述的那个杂乱、翻卷的内部。

一个流上夸克只重约 2 MeV,但它在质子内部的组分质量约为 300 MeV——大约是质子的三分之一,主要由强相互作用的能量构成。

同一个夸克有一个极小的「裸」质量,但一旦它拖着自己的强相互作用云,有效质量就大得多。

组分质量和流质量是描述同一个夸克的两种方式,不是两种不同的粒子。组分这个数字是个方便的有效数值,它悄悄吸收了质子大部分的强相互作用束缚能。

又称
constituent quark mass组分夸克組分夸克