高能物理理论巨人默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann)和茨威格各自独立提出了中子、质子这一类强子是由更基本的单元—夸克(quark)组成的,很多中国物理学家称其为“层子”。它们具有分数电荷并且是电子电量的2/3或-1/3倍,自旋为1/2.夸克由于盖尔曼对粒子物理学的贡献,他摘下1969年的诺贝尔物理学奖。

1. 奇异数守恒定律

纵观粒子物理学的百年发展史,可谓群星璀璨,英才辈出。默里·盖尔曼是其中极富传奇色彩的人物之一,曾经主宰粒子物理的走向长达十余年。他深邃的洞察力与旺盛的创造力使同时代的许多物理学家黯然失色。他对基本粒子物理学的重要贡献极大地加深人类对微观世界的了解。

盖尔曼作为一位理论物理学家第一次单独开展研究的是:怎样解释不按物理学家预料的方式运动的某些怪异的宇宙射线。50年代前,质量处于质子和电子间的介子不断被发现,再后来又发现超子。

这些奇异粒子的奇异性表现在:产生的快,消失得慢,有些介子的寿命比当时得到公认的理论所预言要长得多;并且成对出现。盖尔曼下工夫理出头绪来,他把奇异粒子按电荷、同位旋进行整理,发现通常费米子的同位旋为1/2,如核子具有二重态:中子和质子。而同为费米子的超子Σ的同位旋是1,呈现三重态,而不是双重态,并且可带正电、负电,或者不带电。这样的同位旋值对费米子而言是奇异的,这正是问题的关键所在。同样对第二种奇异粒子,即中等质量的K介子,是兀介子的同类粒子。但是K介子也不像其他的正常的玻色子一样呈三重态,而是双重态,同位旋是1/2。

因此,盖尔曼认为应再给予粒子一个新量子数称之为奇异数。不同的粒子具有不同的奇异数,例如,0,土1,土2,……。他还提出奇异数守恒定律,这个定律阐述在描述强相互作用或电磁相互作用时,方程两侧总的奇异数必须守恒。奇异数守恒定律为后来1955年盖尔曼提出的协同产生理论提供重要的理论基础。

所谓的协同产生理论认为,由强力产生的奇异粒子只能同时成对地产生。当这些成对的粒子离开它的对手时,通过强相互作用衰变所需的能量就会超过原先产生它们所投入的能量,因此只好经弱相互作用衰变,从而获得了更长的寿命,于是这一模型理论对长寿命作出了解释。奇异数在弱相互作用衰变时不守恒。

2. SU(3)群的对称性

1961年盖尔曼在奇异数守恒定律的基础上,又提出SU(3)群对称性。对强相互作用的粒子进一步作出分类。效仿佛教的“八正道”(即“正见、正思维、正语、正业、正命、正精进、正念、正定”),1962年盖尔曼和以色列物理学家内曼独立地提出“八正法”的分类方法。他们假设,八个质量最小的重子;两个核子、三个Σ超子、两个E超子及一个∧超子,构成一个“超多重态”。这八个重子,自旋都是1/2,宇称均为正值,质量相近。只是电荷不同、同位旋不同、奇异数不同。因此可以画一个超荷Y和同位旋分量I3的坐标图,二重态、三重态和单态可以排成一个整齐的六边形列阵。

盖尔曼打算用八正方法把所有新的粒子和新的量子数都综合进来。按照这一方法,还可以把当时已知的九个重子共振态排列成对称的图形。从这张图形的对称性考虑,似乎缺少一个粒子,这个粒子的特性可从图形的对称性推出。1962年盖尔曼在欧洲核予研究中心的会议上提出这个失踪的粒子应该具有电荷为一1,奇异数为一3,质量为1680兆电子伏,自旋为3/2,字称为正值。1964年果然发现了Ω粒子正是这个失踪的粒子。(如图2),这样就对盖尔曼的八正方法作出了有力的支持。

3. 强子的夸克模型

1964年盖尔曼进一步提出强子的夸克模型。SU(3)对称性的八重态似乎暗示由更基础的三重态构成。他认为质子之类的粒子是由更基本的夸克组成。夸克与所有已知的亚原子粒子不同,它们带有分数电荷,例如:+2/3或一1/3。夸克都是两两成对或三三成群,永远不可能单独地被观测到。它们之间的结合是靠交换胶子。这就是著名的夸克模型。胶子就相当于夸克间相互作用的量子。

它们的作用和电磁相互作用中的光量子一样。盖尔曼提出有三种夸克:两种同位旋为1/2,另一种同位旋为0。在同位旋为1/2的两种中,同位旋向上的,称为上夸克;同位旋向下的称为下夸克;同位旋为零的则称为奇异夸克。奇异夸克带有奇异数。夸克理论后来因实验事实的补充而不断发展。

1974年丁肇中和垦克特(BRichter)发现J/ψ粒子。原有的夸克理论已无法解释新的实验事实,因此有人引入第四种夸克—粲夸克。粲夸克带有新的量子数—粲数。1977年发现重轻子,1978年又发现γ粒子,促使人们相信存在第五种夸克和第六种夸克。第五种夸克称为底夸克。第六种夸克称为顶夸克。每种夸克都有红、绿、蓝三色。

盖尔曼一直是粒子物理学的开路先锋。1969年他获得诺贝尔物理学奖,他在诺贝尔奖颁奖庆典上致词说:“对于我,研究那些法则是与对表现千差万别的自然界的热爱不可分的。自然科学基本法则的美,正如粒子和宇宙的研究所揭示的,在我看来,是与跳到纯净的瑞典湖泊中的野鸭的柔软性相关的……”正是出于对大自然的这种热爱引领他去发现微观世界的秩序。研究世界的复杂性。

4. 创立圣菲研究所

在获得诺贝尔奖约15年后。他掉转方向,发起创建圣菲研究所,成为世界研究复杂性理论的中心之一。盖尔曼因自己对简单世界的洞察力而闻名,八正法完美的规律性产生所有不同质量的粒子,粒子又进而形成原子核、原子和分子。正是由这些完美的物质基元——夸克和轻子,构成了高度复杂而个性独立的世界。美籍华裔作家施加彰(ArthurSze)送他一本新出版的诗集中有两句诗打动默里:“夸克世界中,万事都与一只在夜间徘徊的美洲豹有关。”诗句似乎完善地表达简单性如何导致复杂性的奥秘,以及精确的物理定律如何产生有意识的生物。盖尔曼给他一本揭示复杂性的新书起名《夸克与美洲豹》,1994年出版后大受欢迎。

#那些值得推荐的好书#【孤独是生命的礼物】
本书收录了周国平、余秋雨、陈忠实等人近期创作的散文作品。他们在书里谈论亲情、谈论友谊、谈论失去的青春、久别的故乡,还有珍贵的爱情。这些作家里有的还青春年少、有的已是耄耋之年。然而在他们娓娓道来的文字里,无一例外地都流露出或深或浅的孤独感。 不论爱情如何美妙、世界如何精彩,孤独都是人类必须去面对和承担的永恒宿命,没有任何人任何事能够将它改变。其实孤独并不可怕,它能让人坚强,让人自立,让人构建起自己的精神世界。而这些真正独立的精神世界,正是现实世界如此多元而丰富的原因。对美好事物的喜欢和执着,让很多人尝尽了孤独,也包括写下这些文字的作家们。然而这些生命底下的孤独,却终将会还给每个人更纯粹的美好与真实。

#带着微博去远方# 【世界最大规模的海底隧道:青岛胶州湾第二隧道开工】2020年10月29日上午,胶州湾第二隧道工程开工仪式在青岛西海岸新区举行。胶州湾第二隧道在世界建设史上,将是海底隧道建设规模最大、海底公路隧道长度最长、隧道领域施工复杂程度最高的超级工程,将突破超特长隧道通风防灾,大断面隧道穿越大规模断裂,超大直径盾构与钻爆法隧道海中对接,超大直径盾构承受超高水压等世界级难题,将引领世界超长跨海通道建设发展的未来,也必将成为我国新时代交通强国战略的标杆工程和工程建设领域的重要里程碑。https://t.cn/A6GPILAv

“六横九纵”高快速路网
重要组成部分
胶州湾第二隧道是一条连接青岛主城区与西海岸新区的海底隧道,位于青岛市胶州湾海域内,为青岛市中心城区“六横九纵”高快速路网的重要组成部分。
胶州湾第二隧道西起青岛西海岸新区淮河东路,向东沿刘公岛路下方敷设,穿越胶州湾,至青岛港附近登陆,在海泊河口衔接青岛东岸城区。工程主线全长17.89公里,其中隧道长15.89公里(海域段11.2公里+陆域段4.69公里);采用双洞双向六车道的主隧道加中间服务隧道的布置方式,最深点距海平面155米;隧道盾构段开挖外径15.8米。
本项目按城市快速路兼一级公路标准建设,设计使用年限100年,安全等级为一级,抗震设防烈度为7度,设计时速80公里/小时,通行车辆以客运为主,兼顾货运。为实现隧道交通流的多级疏解,两岸分别设置了1主+N辅多个出入口。工程采用钻爆法与盾构法的组合工法施工,项目估算总投资额171亿元,其中工程建设费用约120亿元,总工期72个月。
黄岛端主线隧道过澎湖岛后接淮河路,同时在澎湖岛街路口向南设置一对进出匝道,向北在秦皇岛路上预留一条出口匝道。青岛端主线在青岛港附近登陆,顺接杭鞍高架和新冠高架,北向设置一对进出匝道接环湾路,并预留快速衔接温州路隧道的条件。

世界最大规模的海底隧道
胶州湾第二隧道建设规模居世界海底隧道项目之最,是世界最长海底公路隧道。该项目西起青岛西海岸新区淮河东路,向东沿刘公岛路下方敷设,穿越胶州湾,至青岛港附近登陆,在海泊河口衔接青岛东岸城区。
胶州湾第二隧道采用双向六车道主线隧道加中间服务隧道布置方式,主线隧道长15.89公里,将超过挪威已建成的Ryfylke隧道(14.3公里)成为世界第一长公路海底隧道。项目建设开挖土石方量超过800万立方米,超过日本青函海底隧道(520万立方米)和英法海峡隧道(480万立方米),建成后将成为世界规模最大的海底隧道工程。

引领世界超长海底隧道的未来
胶州湾第二隧道将搭建工程创新国际合作交流平台,积极探索海底隧道与城市地下空间建设的新技术、新标准、新理念,克服超特长隧道通风防灾、大断面隧道穿越大规模断裂、超大直径盾构与钻爆法隧道海中对接等世界级难度挑战,将在超长跨海通道建设领域起到先行示范作用,引领国内外海底隧道设计、施工及运营管理领域未来10年的发展趋势。
作为青岛市重大基础设施百年工程,胶州湾第二隧道的开工建设,对大青岛格局的擎画意义重大。如今,在国家新发展格局中,青岛既是内外双循环的“双节点”,又是国内东西南北大循环的“双节点”,再加上国家战略在青岛不断叠加,“一带一路”国际合作新平台、建设上合示范区、山东自贸试验区青岛片区等“重任”,成为不断鞭策青岛前行的动力。
联动东西两地的胶州湾第二隧道,则是“十四五”期间青岛市重大工程、中心城区“六横九纵”高快速路网的重要组成部分。未来,项目的顺利落地会有效畅通东西两岸人流物流,推动环胶州湾一体化发展,提升胶东半岛城市群整体竞争力,助力青岛实现更高水平对外开放。

城市能级的跃升,不仅在于横向层面,还有赖于纵向层面。随着近年来城市地下空间的开发利用得到越来越多的关注,向地下,特别是向海底要空间已经成为城市建设的大势所趋。胶州湾第二隧道作为我国新时代交通强国战略的标杆工程和工程建设领域的又一个重要里程碑,势必也会为国内其他海底隧道工程提供丰富的建设经验,并对我国未来地下空间的开发,尤其是难度大的水下空间的利用奠定坚实基础。在青岛党校管理学教研部副主任、青岛市一带一路研究中心秘书长李光全看来,胶州湾第二隧道在两端陆地衔接点的选择上也颇有深意。“这个位置的选定既要考虑辐射范围又要考虑交通疏解能力。从大青岛层面看,东岸城区连接人口重心,西岸城区则连接工业重心,把东西两岸人口和产业高密集的地方进行深入对接,更有利于两地协同发展;从西海岸新区层面看,新的隧道建成后,则有利于老黄岛片区的发展找到新增长点,进而引领全区的统筹发展和梯度发展。
我们不妨再把视线从宏观城市发展上,聚焦到微观民生百姓身上。家住西海岸新区辛安街道的邢女士是一名网约车司机,她经常接到从辛安街道或黄岛街道去往青岛市区的客单。“赶上上下班高峰,从接单地到胶州湾隧道薛家岛口就需要50分钟左右,再排队进隧道又要耽误十几分钟。虽然在隧道里通行的时间不长,但进隧道前的绕路和等待实在让人伤不起。”
所以胶州湾第二隧道的开工建设,是她日日盼望的事儿。等到新隧道开通后,她从家到西岸隧道口仅需十多分钟,届时往来东西两岸城区会更加便捷高效。“路顺了,老百姓的心也就顺了。”邢女士笑着告诉记者。而邢女士的感受也正是从“青黄相接”到“青黄便捷”的最真实写照。世界著名作家普鲁斯特有过一个奇妙的比喻:睡梦与现实的关系就是海水与海岛的关系。从梦想到现实,我们相隔的不只是海水,而把梦想变为现实,我们穿越的也不止是海洋。今天,胶州湾第二隧道的开工,是青岛迈向未来的又一关键一步。#带着微博去远方# https://t.cn/A6GPILAv


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