科學(xué)家計(jì)算出三個(gè)最輕夸克質(zhì)量
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- 時(shí)間:2010-5-5 17:14:49 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)
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據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)5月4日(北京時(shí)間)報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家以超細(xì)微的誤差幅度成功計(jì)算出了三個(gè)最輕的夸克——上夸克、下夸克和奇異夸克的質(zhì)量。此項(xiàng)研究將夸克質(zhì)量的誤差幅度從10—20倍降低到了百分之幾。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》上。
有科學(xué)家認(rèn)為，所有的亞原子粒子都由三個(gè)夸克組成，夸克是組成質(zhì)子和中子的基本粒子。質(zhì)子由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成；中子由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成。夸克本身“體態(tài)輕盈”，非常難以“捉摸”。
100多年前，科學(xué)家就知道了質(zhì)子的質(zhì)量，但是要獲取質(zhì)子內(nèi)的單個(gè)夸克的質(zhì)量一直是困擾科學(xué)界的一個(gè)難題。夸克存在于與其他夸克、反夸克以及膠子(一種理論上假設(shè)的無(wú)質(zhì)量的粒子)等粒子組成的“夸克湯”中，經(jīng)由強(qiáng)作用力混雜在一起，由于它們之間的作用力太過(guò)強(qiáng)大，以至于科學(xué)家很難將夸克隔離開(kāi)來(lái)單獨(dú)研究。
美國(guó)康奈爾大學(xué)文理學(xué)院院長(zhǎng)彼得·勒佩吉解釋說(shuō)，為了確定夸克的質(zhì)量，首先必須充分了解它們之間的強(qiáng)作用力。研究人員利用大型超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。超級(jí)計(jì)算機(jī)使科學(xué)家得以模擬質(zhì)子等基本粒子中的夸克和膠子的“言行舉止”。
勒佩吉表示，夸克之間的質(zhì)量差異大得驚人。最輕的是上夸克，其質(zhì)量只有一個(gè)質(zhì)子的1/470；最重的是頂夸克，其質(zhì)量是質(zhì)子的180倍，與整個(gè)鉛原子的質(zhì)量差不多。
勒佩吉研究團(tuán)隊(duì)最終成功計(jì)算出了三個(gè)最輕的也因而最難捉摸的夸克的質(zhì)量。上夸克的質(zhì)量約為2兆電子伏(MeV，能量單位)；下夸克的質(zhì)量約為4.8兆電子伏；奇異夸克的質(zhì)量約為92兆電子伏。
勒佩吉稱，它們的質(zhì)量為什么會(huì)有如此大的差別，目前依然是理論物理學(xué)面臨的巨大難題之一。事實(shí)上，連夸克為什么有質(zhì)量也還是個(gè)未解之謎，或許歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)可以告訴人們答案。
