何谓夸克？

1964年，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、质子这一类强子是由更基本的单元——Quark组成的。它们具有分数电荷，是基本电量的2/3或-1/3倍，自旋为1/2。

（正是这微观粒子的神奇，也是我将她起成自己博客名的原因）

现代物理已对原子结构进行的深入的研究，已能精确地测出质子、中子、电子的质量（质子与中子的质量相同，均为1.67×10 ^-27千克，电子的质量为0.91×10^-30千克），那么构成质子、中子的夸克，她的质量有多大呢？

近日据美国物理学家组织网报道，美国科学家以超细微的误差幅度成功计算出了三个最轻的夸克——上夸克、下夸克和奇异夸克的质量。此项研究将夸克质量的误差幅度从10—20倍降低到了百分之几。相关研究发表在最新一期《物理评论快报》上。

美国康奈尔大学文理学院勒佩吉研究团队最终成功计算出了三个最轻的也因而最难捉摸的夸克的质量。上夸克的质量约为2兆电子伏(MeV，能量单位)；下夸克的质量约为4.8兆电子伏；奇异夸克的质量约为92兆电子伏。

这里有人可能要问：质量是用千克来表示的，（兆）电子伏特是能量的单位，那以上的说法是怎么回事？

爱因斯坦对微观世界进行研究时，提出著名的质能方程式（E = mc²），它表示在微观粒子中能量与质量之间的相当关系，即1原子质量单位（1.66×10^{－27千克）的质量相当于931.5兆电子伏特的能量。}

按照这样的关系——上夸克的质量约为2兆电子伏，相当于3.7×10^－30千克；下夸克的质量约为4.8兆电子伏，相当于8.88×10^－30千克；奇异夸克的质量约为92兆电子伏，相当于1.7×10^－28千克。经测定，一个电子的质量为0.91×10^{－30千克，那么在数量级上，夸克的质量基本与电子的质量相当。}

院长彼得·勒佩吉表示，夸克之间的质量差异大得惊人。最轻的是上夸克，其质量只有一个质子的1/470；最重的是顶夸克，其质量是质子的180倍，与整个铅原子的质量差不多。

有科学家认为，所有的亚原子粒子都由三个夸克组成，夸克是组成质子和中子的基本粒子。质子由两个上夸克和一个下夸克组成；中子由两个下夸克和一个上夸克组成。夸克本身“体态轻盈”，非常难以“捉摸”。

　　100多年前，科学家就知道了质子的质量，但是要获取质子内的单个夸克的质量一直是困扰科学界的一个难题。夸克存在于与其他夸克、反夸克以及胶子(一种理论上假设的无质量的粒子)等粒子组成的“夸克汤”中，经由强作用力混杂在一起，由于它们之间的作用力太过强大，以至于科学家很难将夸克隔离开来单独研究。

　　美国康奈尔大学文理学院院长彼得·勒佩吉解释说，为了确定夸克的质量，首先必须充分了解它们之间的强作用力。研究人员利用大型超级计算机来解决这个问题。超级计算机使科学家得以模拟质子等基本粒子中的夸克和胶子的“言行举止”。

勒佩吉称，它们的质量为什么会有如此大的差别，目前依然是理论物理学面临的巨大难题之一。事实上，连夸克为什么有质量也还是个未解之谜，或许欧洲大型强子对撞机(LHC)可以告诉人们答案。

神奇的夸克，让我们浮想联翩！