【学术向】夸克-部分子模型（二）色自由度的引入和实验证据

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1.夸克模型中的自旋-统计矛盾
重子是由三个价夸克组成的，三个夸克的总波函数应由三部分组成

其中是三个夸克的空间波函数，是三个夸克的自旋波函数，是三个夸克的SU(3)波函数,u、d、s是三个基，称为三种不同的味，或者说是味空间的SU(3)波函数，味自由度的引入对于介子和重子分类是很重要的。夸克是自旋为1/2的费米子，总波函数应满足Fermi-Dirac统计，即的三个组成夸克中交换任意两个是反对称的。然而在夸克模型中并不是这样，以为例，它的自旋为3/2，它由三个u－夸克组成，处于基态(S波)。

三个夸克自旋向上显然是对称的，味空间是由同一种味u夸克组成，因而也是对称的。这样，如果要求的总波函数是反夺称的，只有要求空间部分是反对称的，这是不可能的，因为基态波函数总是对称的。还可以从另一个角度看空间波函数，实验上表明质子形状因子中没有节点存在，这意味着空间波函数不可能是反对称的，因此总的波函数只能是对称的，这就与Fermi－Dirac统计相矛盾。