A-level 物理 (进阶物理)/夸克

夸克（发音类似“orcs”，前面加个“qu”）是费米子的一个子集——它们构成了物质的一部分，最显著的是原子核。夸克与所有四种基本力相互作用：引力、电磁力和弱、强核力。

世代

在费米子的三个世代中，每个世代都有四个夸克。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 ($c$), 奇异夸克 ($s$), 反粲夸克 (${\bar {c}}$) 和反奇异夸克 (${\bar {s}}$)。第三世代包含顶夸克 ($t$), 底夸克 ($b$), 反顶夸克 (${\bar {t}}$) 和反底夸克 (${\bar {b}}$)。

电荷

上、粲和顶夸克的电荷为 +⅔e，因此它们的反粒子的电荷为 -⅔e。下、奇异和底夸克的电荷为 -⅓e，因此它们的反粒子的电荷为 +⅓e。

强子

当夸克结合在一起时，它们会形成更大的粒子，这些粒子不是基本粒子。这些更大的粒子被称为强子，它们由强核力束缚在一起。强子有两种类型：重子和介子。

重子

重子是由三个夸克组成的强子。两种最常见的重子是质子和中子。质子由两个上夸克和一个下夸克组成，总电荷为 +1e。中子由一个上夸克和两个下夸克组成，净电荷为 0。

介子

介子是由一个夸克和一个反夸克组成的强子。例如，π介子是由两个第一世代夸克组成的——π⁰ 由一个上夸克和一个反上夸克组成，或者由一个下夸克和一个反下夸克组成。π⁺ 由一个上夸克和一个反下夸克组成（总电荷 +1e），π^- 由一个下夸克和一个反上夸克组成（总电荷 -1e）。

问题

1. Δ⁺⁺ 重子是由上夸克组成的。它的总电荷是多少？

2. Δ^- 重子的总电荷为 -1e。鉴于它仅由一种第一世代夸克组成，这种夸克是什么？

3. 反质子由什么组成？它的电荷是多少？

4. K+ 介子由一个上夸克和一个反奇异夸克组成。它的总电荷是多少？

5. 朗缪尔 (Λ) 重子由一个上夸克、一个下夸克和另一个夸克（不是反夸克）组成。Λ⁰ 是中性的，并且包含一个第二世代夸克。这个夸克是什么？

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