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夸克禁闭是什么？为什么会使夸克不能单独存在？

夸克,圆球,物质夸克禁闭是什么？为什么会使夸克不能单独存在？

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：


重子，由三个夸克构成。


上图：重子由三个夸克组成，但这三个夸克必需分别为红色、绿色或蓝色电荷，从而使重子整体的色荷为中性（无色），这有点类似日常三原色构成白色的情况；介子由夸克和反夸克组成，其中夸克可以是任何颜色，而那个反夸克应具有反色荷，以确保介子的色荷中性。




色荷与电荷的不同之处在于电荷仅具有一个类型的两个值可以取，而色荷有三个类型的六个值可以取。[头条·小宇堂-未经许可严禁转载]

什么是色禁闭？

在量子色动力学中，色禁闭，是带色荷的粒子（可以类比电荷），如夸克和胶子不能被单独分离出来的现象，它们不能在低于约2万亿开尔文的哈格多恩温度的条件下直接观察到（相当于每个粒子的能量达到约130-140 MeV的能量）—— 夸克和胶子在此极高的温度以下必须聚集在一起形成强子。

哈格多恩温度是理论物理中强子构成的物质（即普通物质）变得不再稳定的极限温度值，在此温度以上强子（或强子构成的物质）必须“蒸发”转变为夸克态。 从某种意义上讲，这个温度可以被认为是强子（或强子构成的物质）的“沸点”。

注：仅由胶子形成的无色荷胶球也满足色禁闭，但难以通过实验识别。


色禁闭还有一层意思是：如果不产生新的强子，夸克和胶子就不能与它们的父强子分离。也就是说，夸克并非不能转化和交换，但必须从一个强子转化到另一个强子当中，不能孤立地存在。


基本原因：胶子连接管道被破坏时不会释放出孤立的夸克

与量子电动力学中的的光子不同，通过关注量子色动力学中负责携带强力作用的胶子的色荷，可以定性地理解色禁闭现象。通常，带电粒子之间的电场随着粒子的分离而迅速减小，而带色荷的粒子之间的胶子场的强度则不会因为色荷粒子之间的分离而减弱，胶子实际上可能在带色荷粒子之间形成了窄的通量管道（或弦）保证了场强维持为常量。

上图：将夸克分离到足够的程度之后，会因能量注入产生反夸克从而形成新的强子，因此无法观察到孤立的夸克。




因此，当分离两个色荷粒子分离时，在达到一定能量条件时，会新产生夸克-反夸克对，而不是进一步延伸上述胶子提供的通量管道。因此，当粒子加速器产生夸克时，科学家们看不到探测器中的单个夸克，而是看到许多色荷中性的粒子，诸如介子和重子，聚集在一起的“喷流”。此过程称为强子化、碎化或弦解。也就是说色荷一分离就会立刻激发正反夸克对的产生，从而产生一系列没有色荷的强子，这可能是色禁闭的根本原理的合理解释之一（当然还有其它解释）。[头条·小宇堂-未经许可严禁转载]

上图：这个简单的动图很生动地说明了夸克间胶子管道断裂产生新强子的过程。当然这也是能量转化为质量的微观机制的生动体现。

总结

色禁闭是指带色荷的夸克无法孤立存在。色中性（类似三个色合成为无色）似乎是物质在大尺度存在的条件。能量破坏了夸克间的色荷连接，促成了新强子的诞生，这个过程不允许有孤立的夸克被分离出来，于是形成了色禁闭的现象。

回答于 2019-09-11 08:43:50

夸克禁闭就是说夸克不能够单独存在，它必须和其它夸克或者两个或者三个结合在一起形成质子或者中子。为何存在夸克禁闭，就像问为何光速是很定的值30万千米每秒一样，即便世界上最顶级的科学家，爱因斯坦在世也会答不上。

不只是夸克禁闭，很多理论和定理都是无法证明的。这些定理都是我们通过观察客观世界得到的最为基本的规律，就像上面说的光速不变原理，我们更本就无法证明为何光速不变。我们只是通过大量的实验，归结出来光速是不变的。但至于更为深刻的原因，没有科学家能够解释清楚。像这些问题很多，例如为何电荷会相互吸引或者排斥？为何宇宙中只存在四大基本力？为何能量是量子化的?等等，都是无法回答的最基本问题。对于这些问题，我们只知道它就是这样，然后我们就把这个现象定义为最为基本的原理，然后在以此推论出其它原理。

我们的宇宙运行自有一套规律，这个规律不是我们定义的，我们也无法找出宇宙为何这样运行的原因。唯一我们能够做的就是，不断通过实验来认识这些规律，找出这些规律，进而再通过这些规律去了解其它规律。就行一台电脑一样，对于我们普通的使用者来说，我们只能够通过使用电脑不断积累经验，然后学会怎么使用。至于电脑为何这么运行，如何设计的，我们一概不知。而这些最为基本的东西，只有制造这台电脑的人才知道。所以，就像上面的问题，夸克禁闭和光速不变等基本原理，只有"创造”我们宇宙的“造物者”才知道。当然，如果有一天我们科技发展的可以跳出宇宙了，那么我们或许可以探索一下我们宇宙为何这么运行，为何存在夸克禁闭。

不过，科学家也指出，在宇宙大爆炸后的不久，温度和能量足够高，这时候物质存在的形式就是夸克。之后能量降低温度降低，夸克才相互结合形成了质子、中子等基本粒子。而为了解释夸克为何会结合在一起，科学家还提出了一套强相互作用力和色荷的理论。总之，夸克禁闭就是像光速不变原理一样的一个规律，我们现阶段只能够使用，而不能够理解为什么会这样。

当然，如果存在其它宇宙，有可能就不存在夸克禁闭或者光速不变了。毕竟，不同的宇宙运行的规律也可能不一样，就行不同的电脑运行不同的操作系统，操作和界面也不一样。

回答于 2019-09-11 08:43:50

〔宇宙定律〕

一 、物质的电磁力{吸引力}{反推力}

物质存在电磁力，同一种物质介质相互吸引，不是同一种物质介质相互推。多的物质会把少的物质推成圆球，因为两种物质都在推，而且同一种物质任何一点推力都一样大。推力又称为反推力反推力是很均匀的力。被推成球型的物质任何一点向外发出推力都一样大，但两种物质的反推力不一定是一样大。又因两种物质都在使劲推少的物质被迫成圆球。圆球是物质组成的不是空的所以有个球面称为圆球面。圆球面所受到的反推力越往球中心力线越密承受的推力越多。因圆球面任何一点都承受来自各个方向的力必然有一条力线经过球心垂直于球心，所以从球面到球心越往中心垂直力线越密越多所受到反推力也越大。故而球心所承受的反推力最大。故而越远离球心所承受的反推力越小越少。

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