强子与夸克模型
价夸克与夸克海(valence quarks vs the quark sea)
教科书说质子是三个夸克。仔细一看,这幅图像太简单了。质子内部不是三个安静的小点,而是一片翻腾的人群。那里有赋予质子身份的三个夸克——还有数不清的其他夸克、反夸克和胶子,不断在它们周围忽现忽灭。物理学家把这群东西分成两类:价夸克和海夸克。
价夸克是常住居民,是定义这个强子是什么的那些——质子的两个上夸克加一个下夸克。海夸克是临时访客:强相互作用凭纯能量在转瞬间变出的夸克-反夸克对,随后又彼此湮灭。由于它们成对出现,海不增添净电荷或净味,所以质子的电荷仍然只由它的价夸克决定。但海并非可以忽略——在高能下,海夸克和胶子携带着质子的大部分动量。
这种区分对解读高能碰撞至关重要。当两个质子相撞,你真正撞在一起的是它们内部的夸克和胶子,而其中任何一个——无论价夸克还是海夸克——都可能参与。在质子里找到某种夸克、且它携带质子某一份额动量的概率,由部分子分布函数刻画,并在深度非弹性散射这样的实验中测得。把这些分布弄对,正是物理学家得以预测——比如——希格斯玻色子在大型强子对撞机中应当多频繁地产生的原因。
质子的价夸克是 u、u、d。围绕它们的是一片海,甚至短暂地包含奇夸克和粲夸克的夸克-反夸克对,随后它们又消失。
价夸克决定强子的身份;额外的对与胶子组成的海,则填满它的内部。
不要把海想象成一群固定的、可以数清的东西。你「看到」多少海夸克,取决于你探测得多用力:探测越用力(能量越高),你在质子里分辨出的对与胶子就越多。
又称
另见