Question

质子和中子由什么组成?

Answer 1

问题一：质子和中子是由什么构成的 一、 质子、中子不是点状粒子
对于物质结构的探索是科学的重要任务，自从有人类出现，
这种探索从来没有停止过。在19 世纪，人们逐渐弄清楚物质是
由分子原子构成的。1932年查德威克发现了中子，人们认识到原
子核应由质子和中子构成。人们对物质结构的研究就如剥笋一样
层层盘剥下去，每一个层次的发现，都是对物质结构认识的深化。
在原子核层次下面，质子和中子是否还有其内部结构呢？
质子和中子不是点粒子，它们都具有内部结构。在30年代，
理论物理学家认为作为核子的质子和中子是基本粒子，应该象点
粒子，根据狄拉克的相对论性波动方程，质子的磁矩是一个单位
核磁子，中子由于不带电，因而磁矩是零。但出乎意料的是，实
验家斯特恩测得的质子磁矩却为5.6个单位核磁子，中子磁矩也不
是零，而是-3.82个单位核磁子，与点粒子理论相悖。这些都清楚地
说明质子、中子并不是我们想象的那样简单，它们可能是具有内
部结构的。60年代，霍夫斯塔特等人用高能电子轰击核子，证明
核子电荷呈弥散分布，核子的确具有内部结构[1]。既然核子并
不是点粒子，那么其内部的物质是怎样分布的呢？也许有三种情
形：或者核子内有一个硬核，核子象一枚桃子；或有许多颗粒，
象石榴一样有许多子；或没有颗粒，疏松如棉絮状。具体属哪一
种情形，要靠深度非弹性散射实验来作进一步决定。
深度非弹性散射实验指用极高能电子去撞击质子或中子，使
后者激发到一个个分立的能级即共振态，甚至达到使π介子离化
出来的连续激发态。非弹性散射实验会改变质子、中子的静止质
量。实验表明，质子、中子内部有一个个点状的准自由的粒子，
它们携带有一定动量和角动量。那么质子、中子内的这些点状粒
子是什么呢？具有些什么性质？
二、 夸克模型
1964年，美国科学家盖尔曼（见右上图）提出了关于强子结
构的夸克模型。强子是粒子分类系统的一个概念，质子、中子都
属于强子这一类。“夸克”一词原指一种德国奶酪或海鸥的叫声。
盖尔曼当初提出这个模型时，并不企求能被物理学家承认，因而
它就用了这个幽默的词 。夸克也是一种费米子，即有自旋1/2 。
因为质子中子的自旋为1/2，那么三个夸克，如果两个自旋向上，
一个自旋向下，就可以组成自旋为1/2的质子、中子。两个正反
夸克可以组成自旋为整数的粒子，它们称为介子，如π介子、
J/ψ子，后者由丁肇中等人于1974年发现，它实际上是由粲夸克
和反粲夸克组成的夸克对。凡是由三个夸克组成的粒子称为重子，
重子和介子统称强子，因为它们都参与强相互作用，故有此名。
原子核中质子间的电斥力十分强，可是原子核照样能够稳定存在，
就是由于强相互作用力（核力）将核子们束缚住的。由夸克模型，
夸克是带分数电荷的，每个夸克带+2/3e或-1/3e电荷（e为质子
电荷单位）。现代粒子物理学认为，夸克共有6种（味道），分
别称为上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、顶夸克、底夸克，它
们组成了所有的强子，如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，则上夸克带
+2/3e电荷，下夸克带-1/3e电荷。上、下夸克的质量略微不同。
中子的质量比质子的质量略大一点点，过去认为可能是由于中子、
质子的带电量不同造成的，现在看来，这应归于下夸克质量比上
夸克质量略大一点点。

质子和中子的组成：一个质子由两个......>>

问题二：中子由什么组成 中子是由一个上夸克和两个下夸克组成的。其中上夸克带三分之二正的元电荷，下夸克带三分之一负的元电荷，所以中子呈电中性。