夸克是怎么被发现的?
科学家从来没有“发现”或观察到“单独的夸克”,只是在研究“质子的结构”时,认为“应该有夸克存在”,所以才产生了“夸克”这个“概念”。
首先,科学家确认,质子是“有内部结构”的,因为观察到了质子“存在着激发态”,其“第一激发态”的能量为200MeV。根据对原子和原子核的研究可知,存在着激发态,就表明“系统内部”有结构,也就是说,质子是由“更小的粒子”组成。而与此相对应的是,自由电子从来没有被观察到“存在激发态”,所以现在科学家认为,电子是“基本粒子”,没有“内部结构”。
其次,科学家使用了“探针”来探索质子的“内部结构”,“探针”就是“更小的粒子”——电子和中微子。将高能电子“射向”质子,可以发生“散射”,类似于卢瑟福将α粒子轰击金箔一样,电子轰击质子,可以得到“散射数据”。对散射实验结果的分析,发现如果假定质子中“存在三个散射中心”,就可以很好的解释“散射实验数据”。所以假设了“质子是由三个更小的粒子组成”,而这种“粒子”,就叫做“夸克”。
当然还有其他的一些实验,包括“中微子在质子上的散射”实验,发现也存在着“三个散射中心”(就是假定有三个散射中心,实验数据解释的最好)。再结合对于中子性质的研究,就假定了“存在着两种夸克”,质子和中子是由这两种夸克组成,还能够解释为何质子带正电而中子不带电。
但试图将质子“打碎”而释放出夸克的任何努力,包括极大的提高了“碰撞能量”,都得不到“单独的夸克”,而是产生了许多“新粒子”(大多数粒子的寿命极短)。这样,就产生了所谓的“夸克色幽禁理论”,认为“单色的夸克”是不能“自由的”,必须组成“白色的粒子”(红蓝绿组成白色)才能被观察到。
而随着碰撞能量越来越高,产生的“新粒子”也越来越重,于是,“两种夸克”就无法解释了,需要增加夸克种类,目前一直增加到六种夸克,类似于托勒密的“均轮”。
这就是关于夸克的基本事实。所以,如果有人说“发现了夸克”,那就是胡说八道。