质子和中子的组成:一个质子由两个上夸克和一个下夸克 组成,一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成 虽然夸克模型当时取得了许多成功,但也遇到了一些麻烦,如重子的夸克结构理论认为,象Ω-和Δ++这样的重子可以由三个 相同夸克组成,且都处于基态,自旋方向相同,这种在同一能级 上存在有三个全同粒子的现象是违反泡利不相容原理的.泡利不 相容原理说的是两个费米子是不能处于相同的状态中的.夸克的 自旋为半整数,是费米子,当然是不能违反泡利原理的.但物理 学家自有办法,你不是说三个夸克全同吗?那我给它们来个编号 或着上“颜色”(红、黄、蓝),那三个夸克不就不全同了,从 而不再违反泡利原理了.的确,在1964年,格林伯格引入了夸克 的这一种自由度——“颜色”的概念.当然这里的“颜色”并不 是视觉感受到的颜色,它是一种新引入的自由度的代名词,与电 子带电荷相类似,夸克带颜色荷.这样一来,每味夸克就有三种 颜色,夸克的种类一下子由原来的6种扩展到18种,再加上它们 的反粒子,那么自然界一共有36种夸克,它们和轻子(如电子、 μ子、τ子及其相应的中微子)、规范粒子(如光子、三个传递控 制夸克轻子衰变的弱相互作用的中间玻色子、八个传递强(色) 相互作用的胶子)一起组成了大千世界.夸克具有颜色自由度的 理论得到了不少实验的支持,在70年代发展成为强相互作用的重 要理论——量子色动力学.
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