但是电中性的中子要怎么办?
李奇维微微一笑。
果然不能小看这个时代的物理学家们。
要解释这个问题,就必须引入夸克的概念。
粒子按照性质可以分为费米子和玻色子两大类。
其中费米子就是组成宇宙中各种物质的粒子。
它遵循不相容原理,即固定的空间内不可迭加粒子的数量,所以物质才会有体积。
而玻色子是传递费米子之间作用力的粒子,不组成物质。光子很特殊,之前介绍过
在后世,我们通常所说的基本粒子】概念,一般都是指费米子。
如果把基本粒子严格定义为:不可再继续分割的粒子。
那么其实只有轻子和夸克两种类型的基本粒子。
其余所有组成物质的微观粒子,都是由它们组合而来。
什么重子、强子、子等等
轻子包含电子、μ子、t子、电子中微子、μ子中微子、t子中微子。
μ子和t子可以理解为质量稍微大一点的电子。
并且这三种“子”都有对应的中微子。
而夸克按照性质可分为6种,分别是:上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克、底夸克。
这六种夸克,也叫“六味”,当然不是指味道,而是指夸克的性质类别。
此外,每种夸克按照颜色】划分,又有红绿蓝三种子型号。
注意,这里的红绿蓝不是指传统意义上的那种颜色,而是表示夸克的某种属性。
每种色分别代表夸克的某种色荷】,可以简单理解为电子的电荷。
不管是轻子还是夸克,都有与之一一对应的反粒子。
后世已经证实,质子和中子都是由夸克组成的。
以质子为例。
一个质子是由两个上夸克和一个下夸克组成。
其中上夸克带+23的电荷,下夸克带13的电荷。
所以,三个夸克组成的质子,才会带一个正电荷。
而反质子是由两个反上夸克和一个反下夸克组成。
反上夸克带23的电荷,反下夸克带+13的电荷。
因此,反质子就会带一个负电荷。
有了夸克及反夸克的概念后,就能解释反中子了。
中子虽然是电中性的,但是组成它的是一个上夸克和两个下夸克。
这两个夸克都有对应的反夸克。
所以,反中子是由一个反上夸克和两个反下夸克组成。
这时,有人纳闷:
“反中子不依然是电中性的吗?它和中子有什么区别呢?”
区别就在磁矩上!
电子因为自旋而具有磁矩,中子同样有磁矩。
电荷旋转就会产生磁矩,而磁矩的方向通常和自旋方向是相同的。
对于反中子而言,它的自旋虽然没有变化,但是由于带电量生了变化,它的磁矩方向就改变了。
因此,反中子和中子的磁矩相反。
同理,对于电子和反电子、质子和反质子,它们除了电荷相反,磁矩也是相反的。
这就是为何会有反中子存在的原因。
而光子虽然有自旋,但是它不可再分,且带电量为零,所以就没有反光子。
顺便说下,后世的粒子物理标准模型中,一共有61种粒子。
其中61这个数字就包含了所有粒子的反粒子。
而光子、z玻色子、希格斯玻色子,没有对应的反粒子。为了保持理论统一,也可以说是它自身
此刻,李奇维显然不能用夸克来解释,他只好都推给未来。
“很好的问题。”
“我认为,反中子与中子的区别,不在于电荷,而是自旋或者磁矩等其它量子特性。”