第5.9節：誇克家族

目錄 ／ 第5章：微觀粒子（V5.05）

一句話導覽
在EFT的材質化圖像裡，誇克不是“點”，而是“小絲核 + 外接色通道”的未閉合單元：

• 絲核＝極短、極緊的局域纏繞，給出手性、自旋的底色與一部分自持成本；
• 色通道（色絲管）＝能量海中被抽成的高張度束縛帶（一條“阻滯更小的走廊”），不是實體管壁、不是第二根絲，必須去對接他者才能源賬平衡、整體閉合。
  因此，自然界只允許“整體無色”的組合體（介子、重子、膠子複合態）長期存在；孤誇克在宏觀上不可分離。

一、最小物理像：絲核 + 色通道（三色＝三路可互換的通道）

1. 絲核
   • 能量絲在能量海中的極小纏繞結；決定誇克的手性、部分自旋與慣性（自持能）。
   • 對不同“味”（上、下、奇、粲、底、頂），可理解為繞階/相位模式的差異。
2. 色通道（色絲管）

• 口徑：並非把“絲本體”抽出，而是絲核的色埠在能量海中啟動出的張度束縛帶/高張通道；顏色指三路彼此獨立但可互換的取向通道。
• 禁閉取向：當一個組合把三路指向向量和為零（無色），遠場封口、結構穩定。

口徑：色絲管不是實體，是張度—取向被拉成通道後的空間帶；膠子是沿該通道傳播的相位—能量波團（一次交換/重聯事件），不是“小球”。

二、禁閉的材料化解釋：為什麼看不到“孤誇克”

把兩顆被拉開的誇克視為被一條高張通道相連：

• 越拉越漲賬：通道張力近似常數，能量隨距離近線性抬升；
• 更“划算”的出路：拉到閾值，能量海會在中段重聯並成核一對 q–，把長通道“剪成兩段短通道”，各自閉合成介子。

結論：實驗裡看到的是噴注與介子雨，而不是被拎出的單個誇克。

三、強子如何“拼”：介子、重子與“Y 形”閉合

• 介子（q + ）：一條近直的色通道把兩端絲核對接，整體無色。
• 重子（q + q + q）：三條色通道在空間裡收斂到Y 形結點（這比“三角形周線”更省能），三路指向相加為零，整體閉合。
• 膠子交換：通道中奔跑的相位/通量波團，在三路之間搬運“佔用”，體現為色的交換。

四、味（上、下、奇、粲、底、頂）：繞階與壽命的直覺

• 繞階/模式越高 → 成核成本越大 → 更重、壽命越短，傾向衰回低階。
• 頂誇克極端重且衰變飛快，往往來不及與他者閉合成強子（與觀測一致）。

五、品質、電荷、自旋：賬從哪裡來

1. 品質：兩賬合一
   • 絲核自持能（彎曲/扭纏）；
   • 色通道張力能（通道的“能量庫存”）。
     → 這把“質子的大部分品質來自強作用”視覺化為：細通道裡的張力賬遠大於誇克的“裸品質”。
2. 電荷（為何是 1/3 的倍數）
   • 誇克的電磁外觀源於絲核近場的方向性極化；
   • 但這份“方向性預算”部分被色通道佔用，投影到電磁外觀後只剩分數單位：上型保留多一些（+2/3），下型少一些（−1/3）。
3. 數值對齊：電荷取值嚴格對齊主流（±1/3、±2/3），這裡僅給出材質化來由，不更改數值。
4. 自旋（誰在貢獻）
   • 絲核的整體扭轉 + 通道內扭波/膠子角動量 共同構成有效自旋；
   • 不同強子內部“分賬”不同，直觀解釋了自旋分解的實驗事實（誇克自旋只占一部分）。

六、尺度行為：近距“漸自由”，遠距“強束縛”

• 很近（高 ）：絲核貼近時，通道截面變寬/阻滯下降，交換更像“寬頻隧道”，誇克顯得更接近自由（漸近自由）。
• 拉遠（低 ）：通道被拉得又細又緊，能量與距離近似成正比；系統傾向斷裂生對，回到閉合形態（禁閉）。

→ 把“漸近自由 + 禁閉”合入同一張能量賬。

七、與標準模型對表（語言互譯，不打架）

• 三色 ↔ 三路色通道（取向通道的幾何可視）；
• 膠子 ↔ 通道中的相位/通量波團（沿通道“遞送佔用”，非小球）；
• 禁閉與噴注 ↔ 線性漲賬 + 重聯生對；
• 強子內部結構 ↔ 介子直管閉合、重子 Y 形閉合；
• 品質主要來自強作用 ↔ 通道張力 + 絲核自持能占主導；
• 分數電荷 ↔ 近場極化在“色通道佔用”後的電磁投影；
• 頂誇克不強子化 ↔ 成核時間 > 衰變時間。

八、邊界條件（精要｜對齊現有資料）

• DIS/部分子一致：在高 與深度非彈性散射中，收斂為部分子圖景；不改變已建立的PDF/標度行為。
• 電磁一致：電荷取值固定為 ±1/3、±2/3；電磁形狀因數與隨能量的變化對齊已測。
• 譜學與強子化：共振譜、噴注拓撲、碎裂函數等不越出誤差帶；“線性勢—斷裂生對”的可視語言不得引入新峰。
• 守恆與動力學穩定：色、味、能量、動量、角動量、重子數等守恆嚴格滿足；無“先動後因/自發暴走”。
• 視覺化≠改數值：本節所有圖像化用語（通道/波團/Y 結點）僅為直覺翻譯，不改變主流參數與擬合。

九、一句話收束

誇克＝小絲核 + 色通道。色通道是能量海被拉成的高張度走廊，負責把多顆絲核鎖成無色整體；你越拉它越漲賬，終點是重聯生對、回到閉合強子。於是我們看到噴注與強子，看不到孤誇克；而品質、自旋、分數電荷等關鍵量，也都能在這一張材質化圖上找到各自的位置。

十、圖示

1. 單誇克單元（絲核 + 色通道起始）

• 主體：左側是一顆絲核（小雙環，表示有厚度的自持環心）；右向伸出一條淺藍色弧帶＝色通道（張度束縛帶，非實體管壁）。
• 相位前鋒：絲核上有一段藍色相位弧（前端加粗），表示鎖相節拍。
• 膠子：通道上貼著黃色“花生形”波團，表示沿通道傳播的相位—能量波團（一次交換/重聯事件），不是小球。
• 讀圖錨點：雙環＝絲核；淺藍弧帶＝色通道；黃色＝膠子波團；灰度漸變＝淺盆。
• 這張圖強調：誇克單體未閉合，需要色通道對接他者才穩定。

2. 介子（q + \bar q，直管閉合）

• 主體：左右各一顆絲核，中間由一條近直的色通道對接成整體無色。
• 相位前鋒：兩端各有藍色相位弧。通道中段放置一個膠子波團（黃色），示色的交換。
• 讀圖錨點：兩端雙環＝q 與 的絲核；中間淺藍帶＝色通道；黃色波團＝膠子；整體不畫電箭頭（色中性）。
• 這張圖強調：介子＝兩端閉合的“單直管”。

3. 重子（圖略，參閱：§5.6質子，§5.7中子）：

三誇克，三路色通道在中心匯成 Y 形結點，其餘層級（核心雙線、藍色相位、過渡枕、遠場細實線/同心漸變）同。