科學網2007年12月4日訊 瑞典科學家最近提出,如果組成質子和中子的誇克確實是由更小的粒子——前子(Preon)構成的,那麽在宇宙中可能探測到比中子星、誇克星更加致密的前子星,它的致密程度就好比把月球質量集中在豌豆大小的物體上。相關論文在線發表於《物理評論D》(Physical Review D)上。 瑞典呂勒奧理工大學(Lule? University of Technology)的Fredrik Sandin和Johan Hansson表示,前子可能存在於宇宙大爆炸後的超密塊狀物中,而這些物體可以被現有的天文觀測技術探測到。這壹結論使壹項高度不確定的假說成為了壹個可檢驗的觀點。如果前子星確實存在,它們或許會占宇宙暗物質質量的很大壹部分。 長期以來,人類逐漸知道了各種粒子間的組成關系。原子由質子和中子(合稱強子)以及很輕的電子構成。強子又是由6種類型的誇克組成的。此外,還有6種與電子相關的基本粒子——輕子(Lepton)。 1974年,物理學家Jogesh Pati和Abdus Salam猜測,壹類稱為“前子”的微粒家族或許可以解釋誇克和輕子的分化。1999年至2002年,Hansson和同事在《高能物理—現象學》(http://www.arxiv.org/abs/hep-ph/9909569)和《歐洲物理學快報》(J. Europhys. Lett. 60, 188–194,2002)上提出,三種類型的前子就足以構建所有已知的誇克和輕子。 2005年,Hansson和他的學生Sandin繼續研究了物質能否以前子的狀態結合成塊,而不是“冷凝”成為誇克或者強子,所得到的答案是可能(Phys. Lett. B 66, 1-7,2005)。這些前子塊(前子星)要比誇克星和中子星更加致密。 研究人員認為,前子塊不可能由恒星坍塌形成,但可以是宇宙大爆炸的遺跡。當新生宇宙膨脹時,其中的物質不斷變得稀薄,從而由前子物質成為誇克物質,最終成為構建恒星和星際氣體的原子。不過,Hansson表示,壹些宇宙早期的前子物質可能結合形成穩定的“氣泡”,從未發生上述變化。 研究人員計算認為,這些前子“氣泡”的質量小於普通恒星,不會超過地球質量的100倍,直徑也不會超過壹米。盡管沒有下限,但Sandin和Hansson認為最小的前子塊應該有豌豆大小,它的質量略小於月球。 可以想象,這樣的物體散落在浩瀚的宇宙中有多麽地難以發現。不過,研究人員表示,還是有壹些方法能夠找到它們。首先,從地球上看來,這些超密的物體能夠彎曲其周圍從背後射來的光線,也就所謂的“引力透鏡效應”(gravitational lensing)。Sandin和Hansson表示,由於前子塊很小,它們會對宇宙伽馬射線產生最強烈的影響——讓伽馬射線光譜產生特殊的擺動。 如果兩個前子塊恰好由於引力形成***軌的雙“星”系統,並且位於太陽附近,那麽它們發射出的引力波(時空波動)就會被引力波探測器(gravity-wave detector)捕獲。而如果這兩個前子塊很小,它們所發出的高頻波動甚至無需使用現有的大型探測器,只需要桌面型設備就能探測到。 此外,壹旦微小的前子塊撞擊了地球,還會激發出可探測的地震波。Hansson說,它們如此之小,只能在地球上鉆壹個洞。不過,它們會在直線的運動路徑上留下地震波的蹤跡,這與大陸板塊間的摩擦有明顯的差異。 現在,創造前子物質看起來是不可能了,因為這需要重現大爆炸的情景。那麽,其他的物理學家會對前子星的說法有何反應?Hansson自己說,“他們要麽十分熱衷於此,要麽認為這些都是毫無價值的垃圾,處於二者之間的人可不多。” 不過,英國瑪麗女王學院(Queen Mary College)的理論物理學家John Charap似乎是這樣壹個中間者。他說,“這不是壹個完全瘋狂的想法,畢竟我們需要壹些不錯的瘋狂觀點來在認識暗物質方面取得進展。我們現在在為尋找暗物質合理的解釋方法而掙紮,新的觀點可能與其它壹些壹樣,是不錯的候選。”
膠子.每個原子核有質子和中子組成,而質子和中子由誇克組成,而誇克由膠子連接在壹起!!! 誇克論大小,只比原子核小不很多。比如壹個質子或中子中由三個誇克和膠子連接而成。可見誇克不比原子核小多少。 而電子的質量是質子或中子的1/1836,應該夠小。 還有壹種最近幾年物理熱點問題,即中微子,它每秒穿過身體多達幾萬億個我們卻全然不知,因為它太小了,小到可能沒質量(也有科學家說是電子質量的幾百萬分之壹),誇克跟它比小,也只能甘拜下風。 膠子 Gluon. 理論上預言傳遞誇克(Quark)之間強相互作用的粒子。***8種 ,靜質量為0,自旋為1,具有色荷(Color Charge)。帶電粒子間的電磁相互作用是通過交換光子而實現的;與此類比,具有色荷的誇克之間的強相互作用是通過交換膠子而實現的,所不同的是光子不帶電荷,光子本身不能放出或吸收光子;膠子具有色荷 ,膠子之間也有強相互作用,膠子本身可放出或吸收膠子。實驗上還未發現自由狀態的膠子,但1968年電子對質子的深度非彈性散射實驗中,顯示質子中有著點狀結構,質子的能量只有壹半由帶電的點狀物質所攜帶,另壹半則由中性的無電磁作用的組分所攜帶。按照誇克模型,這帶電的點狀結構是誇克,中性的組分就是膠子,實驗結果提供了可能存在膠子的跡象。1979年在高能正負電子對撞實驗中發現三噴註現象,進壹步顯示了膠子的存在。
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