A-level 物理 (進階物理)/夸克

夸克（發音類似“orcs”，前面加個“qu”）是費米子的一個子集——它們構成了物質的一部分，最顯著的是原子核。夸克與所有四種基本力相互作用：引力、電磁力和弱、強核力。

世代

在費米子的三個世代中，每個世代都有四個夸克。第一世代包含上夸克 ($u$), 下夸克 ($d$), 反上夸克 (${\bar {u}}$) 和反下夸克 (${\bar {d}}$)。第二世代包含粲夸克 ($c$), 奇異夸克 ($s$), 反粲夸克 (${\bar {c}}$) 和反奇異夸克 (${\bar {s}}$)。第三世代包含頂夸克 ($t$), 底夸克 ($b$), 反頂夸克 (${\bar {t}}$) 和反底夸克 (${\bar {b}}$)。

電荷

上、粲和頂夸克的電荷為 +⅔e，因此它們的反粒子的電荷為 -⅔e。下、奇異和底夸克的電荷為 -⅓e，因此它們的反粒子的電荷為 +⅓e。

強子

當夸克結合在一起時，它們會形成更大的粒子，這些粒子不是基本粒子。這些更大的粒子被稱為強子，它們由強核力束縛在一起。強子有兩種型別：重子和介子。

重子

重子是由三個夸克組成的強子。兩種最常見的重子是質子和中子。質子由兩個上夸克和一個下夸克組成，總電荷為 +1e。中子由一個上夸克和兩個下夸克組成，淨電荷為 0。

介子

介子是由一個夸克和一個反夸克組成的強子。例如，π介子是由兩個第一世代夸克組成的——π⁰ 由一個上夸克和一個反上夸克組成，或者由一個下夸克和一個反下夸克組成。π⁺ 由一個上夸克和一個反下夸克組成（總電荷 +1e），π^- 由一個下夸克和一個反上夸克組成（總電荷 -1e）。

問題

1. Δ⁺⁺ 重子是由上夸克組成的。它的總電荷是多少？

2. Δ^- 重子的總電荷為 -1e。鑑於它僅由一種第一世代夸克組成，這種夸克是什麼？

3. 反質子由什麼組成？它的電荷是多少？

4. K+ 介子由一個上夸克和一個反奇異夸克組成。它的總電荷是多少？

5. 朗繆爾 (Λ) 重子由一個上夸克、一個下夸克和另一個夸克（不是反夸克）組成。Λ⁰ 是中性的，並且包含一個第二世代夸克。這個夸克是什麼？

工作解決方案