眾所周知，構成原子核的是粒子、質子和中子，它們都是非常非常微小的。但是，科學家們說這些亞原子粒子本身是由更小的粒子組成的，而那些粒子被稱為「夸克（quarks）」。
理論物理學家解釋道，最簡單的說法就是夸克是物質的基本組成部分，是我們周圍所有物質的基本組成部分。
就像電子和其他輕子一樣，夸克似乎沒有任何結構，但它看起來已經是不可再分割的了。
那麼夸克到底有多麼微小？似乎想要表達它們的估計大小都是令人難以置信的。物理學家做了個通俗的比較，夸克的半徑大約比質子的半徑小2000倍，而質子的半徑又比一粒沙子的半徑小了2.4萬億倍！
首次提出夸克的存在
在理論方面，夸克的存在最早是在1964年由加州理工學院的理論物理學家默裡·蓋爾曼（Murray Gell-Mann）提出的，他是發展粒子物理學標準模型的關鍵人物之一。1969年諾貝爾物理學獎得主蓋爾曼指出，要解釋質子和中子的性質，必須由更小的粒子組成。與此同時，加州理工學院的另一位物理學家喬治·茨威格(Georg Zweig)也獨立地提出了這個想法。
在實踐方面，1967年至1973年在斯坦福線性加速器中心進行的實驗也證實了夸克的存在。
夸克還有一個奇怪之處在於，它們可以被觀察到，但不能被孤立出來。科學家解釋道，夸克就像電子一樣，但兩者之間有一個細微的區別。電子是基本的，有了電子，我們可以觀察，也可以分離它們，你可以指向一個電子。而對於夸克，你卻不能把它從原子核中拿出來放在桌子上檢查。
相反，通過使用巨大的粒子加速器，科學家們加速電子，並利用它們探測原子核的深度。如果它們深入到足夠深的內部，電子就會從夸克上散射出去，這可以用非常精密的探測器來測量。科學家們重建了質子和中子組成的目標中的物質，這樣你就能看到這些我們稱之為夸克的微小對象。
夸克有六種類型
簡而言之，夸克與它們形成的質子相比具有分數電荷。根據質量有六種類型的夸克，這些粒子也有一種叫做顏色的性質，這是一種描述強力如何將它們結合在一起的方式。顏色是由膠子攜帶的，膠子是一種將夸克捆綁在一起的強大力量的信使。(它們類似於光子)
膠子在夸克之間傳遞強力堪薩斯大學的一個物理學家小組計劃使用安裝在大型強子對撞機上的一個設備來研究夸克和膠子之間的強相互作用。大型強子對撞機是位於法國和瑞士之間一條27公裡長的隧道裡的一個大型粒子加速器。
物理學家表示，這個想法是要更好地了解質子和重離子結構，比如鉛，並研究一種叫做飽和的新現象。當兩個質子或兩個離子以極高的能量碰撞時，我們對它們的子結構 — 夸克和膠子 — 非常敏感，我們可以探測到某些膠子密度變得非常大的區域。
物理學家解釋道，就好像是在紐約的地鐵尖峰時段，地鐵是完全擁擠的，在這種情況下，膠子的行為不是單一的身份，而是可以表現出集體行為。就像擁擠的地鐵一樣，如果有人摔倒了，每個人都會感覺到，因為人們貼得很近。在某種程度上，質子或重離子可以表現得像一個固體，像一個玻璃，稱為彩色玻璃凝聚物。這也是我們希望在大型強子對撞機和美國未來的電子-離子對撞機上看到的。
相對論重離子對撞機如果能找到這種稠密膠子物質存在的證據，將可以回答夸克最大的未解問題之一。這將是物質的一種新狀態。相對論重離子對撞機或大型強子對撞機已經出現了一些跡象，但一切都還不確定。這將是一個重要的發現，大型強子對撞機和電子-離子對撞機都是觀察這一現象的理想設備。
科學家們還想知道是否有比夸克更小的東西。這讓人不禁想要問，還有沒有另一個層次？遺憾的是，我們現在還不知道答案。
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