美國弗米實驗室物理學家發(fā)現(xiàn)項夸克
在26年前的今天,1994年4月26日(農(nóng)歷1994年3月16日),美國弗米實驗室物理學家發(fā)現(xiàn)項夸克??淇耸潜荣|(zhì)子、中子更微小的物質(zhì)組成基本粒子。在60年代以前,物理學界認為質(zhì)子、中子是最小的物質(zhì)組成粒子。經(jīng)由實驗觀測與理論推算,科學家認為夸克應(yīng)該有6種。(u上夸克、d下夸克、c粲夸克、s奇夸克、t頂夸克、b底夸克)1963年后,科學家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)第4、5種夸克,其中“粲夸克”是由華裔科學家丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的研究群在1974年發(fā)現(xiàn)。3年后,李德曼領(lǐng)導(dǎo)的研究群又證實“底夸克”的存在。尋找最后一種夸克,便是19年來粒子物理學家努力的方向,只有證實頂夸克的存在,粒子物理學理論才能獲得驗證。頂夸克的質(zhì)量超過科學家的推測。頂夸克的質(zhì)量大約是質(zhì)子質(zhì)量的200倍,依照相對論的質(zhì)量與能量轉(zhuǎn)換公式,以質(zhì)子對撞方式產(chǎn)生頂夸克,必須使質(zhì)子以極高的速度運動,速度愈快、能量愈高,碰撞的瞬間才能產(chǎn)生頂夸克。費米實驗室的加速器周長有6.3km,使用1000個超導(dǎo)磁鐵,把質(zhì)子與反質(zhì)子加速到各具有九千億電子伏特的能量后,進行對撞,平均要1兆次的對撞才可能觀察到1次頂夸克。頂夸克出現(xiàn)后,“隨即”消失。實驗顯示,頂夸克出現(xiàn)后,便在1×10-24s(觀察者還來不及眨眼的瞬間)衰變成其他粒子。1964年蓋爾曼提出了夸克模型,認為介子是由夸克和反夸克所組成,重子是由三個夸克組成。他因此獲1969年物理獎。