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第400章夸克星

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       基本费米子被分成三代,每一代由两个轻子和两个夸克组成。第一代有上及下夸克,第二代有奇及粲夸克,而第三代则有顶及底夸克。过去所有搜寻第四代基本粒子的研究均以失败告终,又有有力的间接证据支持不会有超过三代。

       代数较高的粒子,一般会有较大的质量及较低的稳定性,于是它们会通过弱相互作用,衰变成代数较低的粒子。在自然中,只有第一代夸克(上及下)是常见的。较重的夸克只能通过高能碰撞来生成(例如宇宙射线),而且它们很快就会衰变;然而,科学家们相信大爆炸后,第一秒的最早部份会存有重夸克,那时宇宙处于温度及密度极高的状态(夸克时期)。重夸克的实验研究都在人工的环境下进行,例如粒子加速器。

       同时拥有电荷、质量、色荷及味,夸克是唯一一种能经受现代物理全部四种相互作用的已知粒子,这四种作用为:电磁、引力、强相互作用及弱相互作用。对于个别粒子的相互作用而言,除非是在极端的能量(普朗克能量)及距离尺度(普朗克距离)下,引力实在是小得微不足道。然而,由于现时仍没有成功的量子引力理论,所以标准模型并不描述引力。

       粒子加速器被李安再次启用,而这一次,李安将用他来揭开夸克的神秘面纱。

       首先,是了解了夸克的自旋和弱相互作用。

       自旋是基本粒子的一种内在特性,它的方向是一项重要的自由度。在视像化时,有时它会被视为一沿着自己中轴转动的物体(所以名叫“自旋”),但是由于科学家们认为基本粒子应是点粒子,所以上述这个看法有点儿误导。

       自旋可以用矢量来代表,其长度可用约化普朗克常数?来量度。量度夸克时,在任何轴上量度自旋的矢量分量,结果皆为+?/2或??/2;因此夸克是一种自旋1?2粒子。沿某一轴(惯例上为z轴)上的旋转分量。一般用上箭头↑来代表+1?2,下箭头↓来代表?1?2,然后在后加上味的符号。例如,一自旋为+1?2的上夸克可被写成u↑。

       夸克只能通过弱相互作用,由一种味转变成另一种味,弱相互作用是粒子物理学的四种基本相互作用之一。任何上型的夸克(上、魅及顶夸克),都可以通过吸收或释放一的尺度上速降为零。这是由于整星体是强相互作用约束的体系,夸克由于色禁闭效应可能逃离表面太远。星体内部除了夸克之外还存在电子。因电子只受比强相互作用弱得多的电磁约束,所它们分布比较弥散,在夸克表面之外有一定延伸。因有夸克和电子保持电中性,这样就不可避免地在夸克表面形成很强的电场。、

       这一强电场的夸克星存在将一定程度上阻碍原子核与夸克物质之间的强作用,从而使得夸克星表面以上撑起一个最大质量约10e(-6)倍阳质量的壳层。如果夸克星果真具有这样一个壳层,那么它的辐射特征包括热辐射和非热辐射将与中子很难区分。然而,因夸克星诞生时具有强大的中微子光子辐射场,且拥有强磁场并快速自转,一般情况下很难形成这种壳层。

       没有壳层、表面直接裸露于星际空间的奇异星称为裸奇异星。裸奇异星表面粒子具有强的束缚能;而脉冲星某些射电辐射特征可能表明表面粒子束缚能远比中子星高。如果进一步认为其内部的夸克物质呈现固态,那么这种固体裸奇异星的表面辐射特性或许应该类似于金属,电子处于连续态。至今没有明确探测到原子谱线可能就反映了这一属性。固态奇异星类似刚体,可以表现出长期进动。另外,当固态奇异星内部应力积累到一定程度时或许发生应力迅速释放,从而导致星震。固态奇异星星震会导致两种后果:转动惯量的突然改变和能量包括弹性能和引力能等的快速释放。前者可能与观测到的自转突跳glitch有关,而后者可以解释一类天体(软r射线重复暴)巨大高能射线耀斑现象。

       这,应该是人制造的最小的夸克星把!(未完待续。。)
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