夸克
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20世纪60年代，美国物理学家默里·盖尔曼和G.茨威格各自独立提出了中子、質子這一類强子是由更基本的單元——夸克（quark）组成的，很多中国物理学家称其为“层子”，在台灣亦曾翻譯「虧子」，但並不普遍使用。“夸克”一词是由默里·盖尔曼改编自詹姆斯·乔伊斯的小说《芬尼根守灵夜》（Finnegans Wake）中的诗句：「向麥克老大三呼夸克。」（Three quarks for Muster Mark！）。
[编辑] 性質
它们具有分数电荷，是电子电量的2/3或-1/3倍，自旋为1/2。最初解释强相互作用粒子的理论需要三种夸克，叫做夸克的三种味(flavor)，它们分别是上夸克（up,u）、下夸克（down,d）和奇异夸克（strange,s）。1974年发现了J/ψ粒子，要求引入第四种夸克粲夸克（魅夸克）（charm,c）。1977年发现了Υ粒子，要求引入第五种夸克底夸克(美夸克)（bottom/beauty,b）。1994年发现第六种夸克頂夸克（top,t），人们相信这是最后一种夸克。 夸克理论认为，所有的重子都是由三个夸克组成的，反重子则是由三个相应的反夸克组成的。比如质子（uud），中子（udd）。夸克理论还预言了存在一种由三个奇异夸克组成的粒子（sss），这种粒子于1964年在氢气泡室中观测到，叫做负ω粒子。顶、底、奇、魅夸克由于质量太大（参见下表），很短的时间内就会衰变成上夸克或下夸克。 夸克按其特性分为三代，如下表所示：
| 世代 | 自旋 | 特色 | 中英文名稱 | 符號 | 帶電量 / e | 質量 / MeV.c-2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | + 1/2 | Iz=+1/2 | 上夸克（Up quark） | u | + 2/3 | 1.5 to 4.0 |
| 1 | − 1/2 | Iz=−1/2 | 下夸克（Down quark） | d | − 1/3 | 4 to 8 |
| 2 | − 1/2 | S=−1 | 奇异夸克（Strange quark） | s | − 1/3 | 80 to 130 |
| 2 | + 1/2 | C=1 | 魅夸克（Charm quark） | c | + 2/3 | 1150 to 1350 |
| 3 | − 1/2 | B′=−1 | 底（美）夸克（Bottom quark） | b | − 1/3 | 4100 to 4400 |
| 3 | + 1/2 | T=1 | 頂（真）夸克（Top quark） | t | + 2/3 | 171400 ± 2100 |
在量子色动力学中，夸克除了具有“味”的特性外，还具有三种“色”(color)的特性，分别是红、绿和蓝。这里“色”并非指夸克真的具有颜色，而是借“色”这一词形象地比喻夸克本身的一种量子數。量子色动力学认为，一般物质是没有“色”的，组成重子的三种夸克的“颜色”分别为红、绿和蓝，因此叠加在一起就成了无色的。因此计入6种味和3种色的属性，共有18种夸克，另有它们对应的18种反夸克。
夸克理论还认为，介子是由同色的一个夸克和一个反夸克组成的束缚态。例如，日本物理学家汤川秀树预言的[[π+介子]]是由一个上夸克和一个反下夸克组成的，[[π-介子]]则是由一个反上夸克和一个下夸克组成的，它们都是无色的。
除顶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魅夸克而获诺贝尔物理学奖。而由雙魅夸克所構成的J/ψ介子，也是因此而得名(J)。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，會產生頂夸粒子。
研究顯示，有些恒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。
夸克理论认为，夸克都是被囚禁在粒子内部的，不存在单独的夸克。一些人据此提出反对意见，认为夸克不是真实存在的。然而夸克理论做出的几乎所有预言都与实验测量符合的很好，因此大部分研究者相信夸克理论是正确的。
1997年，俄国物理学家戴阿科诺夫等人预测，存在一种由五个夸克组成的粒子，质量比氢原子大50％。2003年，日本物理学家在春天八號同步輻射設施(Spring-8)上以伽马射线轰击一片塑料时，发现了五夸克粒子(penta-quark)存在的证据。随后得到了美国托马斯·杰裴逊国家加速器实验室和莫斯科理论和实验物理研究所的物理学家们的证实。这种五夸克粒子是由2个上夸克、2个下夸克和一个反奇异夸克组成的，它并不违背粒子物理的标准模型。这是第一次发现多于3个夸克组成的粒子。研究人员认为，这种粒子可能仅是“五夸克”粒子家族中第一个被发现的成员，还有可能存在由4个或6个夸克组成的粒子。
陸陸續續地，共有九個實驗群組宣稱發現了penta-quark的證據。但是在其他較高能的實驗組及其數據中，包括使用輕子對撞器如德國 DESY 的 ZEUS 實驗，以及日本 KEK 的 Belle 與美國 SLAC 的 BaBar 兩大 B介子工廠實驗、以及使用強子對撞器的美國 費米實驗室中的 CDF 與 D∅ 實驗，都沒有觀測到應該存在的證據。因此，所謂的五夸克粒子(penta-quark)存在與否，還是一個極具爭論性的話題。同時，春天八號也計劃將會再提升其效能，以比目前10倍強的輻射光，獲取更大量的實驗數據，來進行統計上的確認。
[编辑] 外部链接
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| 費米子: 夸克 | 輕子 | |
| 玻色子 : 膠子 | 光子 | W 及 Z 玻色子 | 引力子*# | 希格斯玻色子* | |
| 基本相互作用：强相互作用 | 电磁相互作用 | 弱相互作用 | 引力相互作用# | |
| *：尚未發現；#：不在標準模型内 | |
