核力、自旋与基本粒子
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原子核含有中子和质子 ， 质子由两个上夸克和一个下夸克组成 ， 而中子由两个下夸克和一个上夸克组成 。 这两种类型的夸克有两个电荷值：上夸克的电荷为 +2/3 ， 下夸克的电荷为-1/3 。 因此 ， 如果我们把它们相加 ， 就可以得到质子的总电荷是+1 ， 而中子的总电荷为零 。
我们在标准模型中有两类物质粒子——轻子和夸克 ， 物质粒子具有自旋这种特殊特性 ， 它们可以顺时针或逆时针旋转 。 并且根据粒子相对于其运动方向的自旋方式 ， 它被分类为右手或左手粒子 。 手性是很重要的 ， 因为事实证明它对粒子如何相互作用非常重要 。
左手上夸克和下夸克可以通过弱力相互转化 ， 这就是所谓的带电弱力的相互作用 ， 由带+1电荷的W+玻色子或带-1电荷的W-玻色子介导 。 现在由于某些未知的原因 ， 自然界不会以相同的方式对待右手粒子 ， 例如前面所述的相互作用不会发生在右手上夸克和下夸克上 。 这意味着右手夸克不能变成其他夸克 ， 并且不存在带电弱相互作用 。
夸克还有另一种称为色荷的电荷 ， 或者更准确地说 ， 每种夸克都以红、蓝、绿三种不同的颜色存在 。 色荷允许夸克通过自然界的另一种基本力——强力相互作用 。 强力是由另一种称为胶子的玻色子介导的 ， 这种强相互作用将3个不同颜色的夸克结合在一起 ， 在原子核中形成质子或中子 。
【核力、自旋与基本粒子】我们可以通过显示不同颜色之间的三角形来表示这种力 。 请注意 ， 左手和右手粒子的三角形是相同的 ， 因为强力与弱力不同 ， 不区分右手粒子和左手粒子 ， 它以同样的方式处理两种类型的粒子 。 这些夸克的颜色通过发射和吸收胶子而不断变化 ， 但是所有三个夸克都必须是三种不同的颜色：红色、绿色和蓝色 ， 这样才能形成中性或无色电荷 。 三个夸克中没有两个可以同时具有相同的颜色 。
我们知道夸克本身是无法观察到的 ， 理论告诉我们只能观察到无色颗粒 。 无色颗粒有多种形成方式 ， 例如可以将三种不同颜色的夸克（红色、绿色和蓝色）组合成一个中性颜色 ， 如可观察到的中子和质子 。 或者可以结合夸克和反夸克：反夸克持有反色 ， 有反红、反绿和反蓝反夸克 。 当夸克与反夸克结合时 ， 形成的粒子称为介子 。
这些颜色基础来自强力 ， 这种强力是由一种叫做胶子的粒子介导的 。 就像胶水一样 ， 它把夸克紧紧地粘在一起 。 有8种不同的胶子具有不同的颜色组合 ， 它们充当颜色从一种夸克传输到另一种夸克的机制 ， 这种颜的色转移是将夸克保持在一起的原因 。 胶子不是无色的 ， 但在理论上可以把它们结合起来 ， 这样就可以制作一个无色胶子的复合球 。 但到目前为止 ， 还没有人发现胶子球的存在 。
同样 ， 就电荷而言 ， 我们有两种类型的轻子 。 我们有带-1电荷的电子 ， 以及电荷为0的中微子 。 就像左手上夸克和下夸克一样 ， 带电的弱力可以将左手电子和中微子相互转化 。 虽然左手和右手电子都存在 ， 但对于中微子来说 ， 由于某种未知的原因 ， 只存在左手中微子 ， 右手中微子从未被发现 。 与夸克不同 ， 轻子没有任何色荷 ， 因此不受强力的影响 。 这种缺乏色荷是轻子和夸克之间的主要区别之一 。
出于某种奇怪和未知的原因 ， 宇宙似乎包含三代粒子 。 到目前为止我们讨论的只是第一代物质粒子 ， 但还有两代 。 每一代都包含相同数量的粒子 ， 各代之间的唯一区别是：第二代粒子比第一代粒子重 ， 第三代比第二代重 ， 除此之外我们无法分辨其他差异 。
事实证明 ， 左手夸克不仅可以在同一代内的粒子之间转换 ， 还可以跨代转换成质量较小的粒子 。 例如第二代更重版本的粲夸克 ， 它可以衰变为第一代下夸克 。 就轻子而言 ， 理论上没有什么可以阻止它们在不同代的粒子之间转换 ， 但迄今为止 ， 从未观察到这种情况 。 这个是目前的研究领域 ， 有迹象表明这种转变可以存在 。
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