夸克自述

　 夸克的自述 江苏

　唐卫 我的名字叫夸克（quark），是在 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来的。我是构成质子、中子，K—介子的基本粒子，很多中国物理学家称我为“层子”， 因为他们认为：即使层子也不是物质的始元，也只不过是物质结构无穷层次中的一个层次而已。我具有分数电荷，是电子电量的 2/3 或-1/3 倍，自旋为 1/2。我的名字是由默里·盖尔曼改编自詹姆斯·乔伊斯的小说《芬尼根彻夜祭》中的诗句。

　1964 年盖尔曼提出了我的模型，认为介子是由夸克和反夸克所组成。重子是由三个夸克组成，反重子则是由三个相应的反夸克组成的。他因此获 1969 年诺贝尔物理学奖。温伯格和萨拉姆等以我的模型为基础，完成了描述电磁相互作用和弱相互作用的弱电统一理论。他们因此而获 1979 年诺贝尔物理学奖。1990 年弗里德曼、肯德尔和泰勒因在粒子物理学夸克模型发展中的先驱性工作而获物理奖。

　目前，科学家将我分为六种：上夸克、下夸克、奇异夸克、 魅夸克、 底（美）夸克、顶（真）夸克。除顶夸克外的五种夸克已经通过实验发现它们的存在，华裔科学家丁肇中便因发现魅夸克（又叫 J 粒子）而获诺贝尔物理学奖。1994 年最新发现的第六种“顶夸克”，它的发现令科学家得出有关夸克子的完整图像，有助研究在宇宙大爆炸之初少于一秒之内宇宙如何演化，因为大爆炸最初产生的高热，会产生顶夸粒子。

　自然界中唯一能看到自由夸克的时机是在宇宙大爆炸结束后几微秒，这个时候温度超过大约 10 万亿摄氏度，物质处于一种叫做夸克--胶子等离子体的集体的准自由态状态。在这种状态下，夸克和胶子形成混合物。现在在欧洲核子中心的大型强子对撞机 LHC 将通过高速相对运动的铅核相互碰撞来重现宇宙大爆炸后这一物质状态。如今人类科技发现最小的粒子还有重子、强子、介子及超子等等。

　现在又提出了斥力子假说。目前测量的结果还没有找到我的体积下限，就是说现在可以认为我是点粒子。同样处于这个状态的还有轻子。在发现我到底有多小之前，显然没有办法说有没有别的粒子比我还小。目前夸克和轻子并列最小粒子行列。

　要问我究竟有多大，我比原子核小不了很多。比如一个质子或中子中由三个“我”和胶子连接而成。可见我不比原子核小多少。还有一种最近几年物理热点问题，即中微子，它每秒穿过身体多达几万亿个，却全然不知，因为它太小了，小到可能没质量（也有科学家说是电子质量的几百万分之一），我跟它比大小，也只能甘拜下风。