科普α（與正文無關，可以選讀）

夸克

quark

20世紀60年代，美國物理學家默里·蓋爾曼和G.茨威格各自獨立提出了中子、質子這一類強子是由更基本的單元——夸克(quark)組成的，很多中國物理學家稱其為“層子”.它們具有分數電荷，是電子電量的2/3或-1/3倍，自旋為1/2.夸克一詞是蓋爾曼取自J·喬埃斯的小說《芬尼根徹夜祭》的詞句“為馬克檢閱者王，三聲夸克”．夸克在該書中具有多種含義，其中之一是一種海鳥的叫聲．他認為，這適合他最初認為“基本粒子不基本、基本電荷非整數”的奇特想法，同時他也指出這只是一個笑話，這是對矯飾的科學語言的反抗．另外，也可能是他喜歡鳥類的原因．

最初解釋強相互作用粒子的理論需要三種夸克，叫做夸克的三種味，它們分別是上夸克(up，u)、下夸克(down，d)和奇異夸克(strange，s).1974年發現了J/ψ粒子，要求引入第四種夸克粲夸克(魅夸克)(charm，c).1977年發現了Υ粒子，要求引入第五種夸克底夸克(bottom，b).1994年發現第六種夸克頂夸克(top，t)，人們相信這是最後一種夸克.

夸克理論認為，所有的重子都是由三個夸克組成的，反重子則是由三個相應的反夸克組成的.比如質子(uud)，中子(udd).夸克理論還預言了存在一種由三個奇異夸克組成的粒子(sss)，這種粒子於1964年在氫氣泡室中觀測到，叫做負ω粒子.

夸克按其特性分為三代，如下表所示：

符號中文名稱英文名稱電荷(e)質量(GeV/c^2)

u上夸克up+2/30.004

d下夸克down-1/30.008

c粲(魅)夸克charm+2/31.5

s奇夸克strange-1/30.15

t頂夸克top+2/3176

b底夸克bottom-1/34.7

在量子色動力學中，夸克除了具有“味”的特性外，還具有三種“色”的特性，分別是紅、綠和藍.這裏“色”並非指夸克真的具有顏色，而是借“色”這一詞形象地比喻夸克本身的一種物理屬性.量子色動力學認為，一般物質是沒有“色”的，組成重子的三種夸克的“顏色”分別為紅、綠和藍，因此疊加在一起就成了無色的.因此計入6種味和3種色的屬性，共有18種夸克，另有它們對應的18種反夸克.

夸克理論還認為，介子是由同色的一個夸克和一個反夸克組成的束縛態.例如，日本物理學家湯川秀樹預言的[[π+介子]]是由一個上夸克和一個反下夸克組成的，π-介子則是由一個反上夸克和一個下夸克組成的，它們都是無色的.

除頂夸克外的五種夸克已經通過實驗發現它們的存在，華裔科學家丁肇中便因發現粲夸克而獲諾貝爾物理學獎.近十年來高能粒子物理學家的主攻方向之一是頂夸克(t).

至於1994年最新發現的第六種“頂夸克”，相信是最後一種，它的發現令科學家得出有關夸克子的完整圖像，有助研究在宇宙大爆炸之初少於一秒之內宇宙如何演化，因為大爆炸最初產生的高熱，會產生頂誇粒子.

研究顯示，有些恆星在演化末期可能會變成“夸克星”.當星體抵受不住自身的萬有引力不斷收縮時，密度大增會把夸克擠出來，最終一個太陽大小的星體可能會萎縮到只有七、八公里那麼大，但仍會發光.

夸克理論認為，夸克都是被囚禁在粒子內部的，不存在單獨的夸克.一些人據此提出反對意見，認為夸克不是真實存在的.然而夸克理論做出的幾乎所有預言都與實驗測量符合的很好，因此大部分研究者相信夸克理論是正確的.

1997年，俄國物理學家戴阿科諾夫等人預測，存在一種由五個夸克組成的粒子，質量比氫原子大50％.2001年，日本物理學家在SP環－8加速器上用伽馬射線轟擊一片塑料時，發現了五夸克粒子存在的證據.隨後得到了美國托馬斯·傑裴遜國家加速器實驗室和莫斯科理論和實驗物理研究所的物理學家們的證實.這種五夸克粒子是由2個上夸克、2個下夸克和一個反奇異夸克組成的，它並不違背粒子物理的標準模型.這是第一次發現多於3個夸克組成的粒子.研究人員認為，這種粒子可能僅是“五夸克”粒子家族中第一個被發現的成員，還有可能存在由4個或6個夸克組成的粒子.

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