夸克
一种参与强相互作用的基本粒子
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夸克（quark）是物质性的基本粒子，是构成物质的基本单元。[5]它是唯一一种能经受引力、电磁、强相互作用和弱相互作用四种基本力的基本粒子，也是唯一一种已知基本电荷为非整数的粒子。夸克具有分数电荷、质量和自旋等各种固有属性。[6]
夸克有6种类型，被称为"味道"（Flavor，基本粒子的一种量子数），包括：上夸克（up quark，u）、下夸克（down quark，d）、奇异夸克（strange quark，s）、粲夸克（charm quark，c）、底夸克（down quark，b）和顶夸克（Top quark，t）。每一种夸克都对应有一种反夸克，反夸克的各种特性及其大小与夸克都一样，只是正负不同，符号相反。[7][8]在这6种夸克当中，质量最小的是上夸克和下夸克。由于较重的夸克会通过粒子衰变转变为上夸克或下夸克，因此上夸克和下夸克通常是稳定的，并且在宇宙中常见。而其他夸克只有通过高能物理实验来发现可能包含它们的束缚态粒子。[9]
夸克互相结合，形成一种复合粒子，叫强子，强子中最稳定的是质子和中子，它们是构成原子核的单元。因此夸克只能作为强子的组分存在于强子内部，它们本身没有单独存在的自由。夸克不能直接被观测到，也不能被分离出来，只能在强子或夸克-胶子等离子体中找到，这种现象叫作“夸克禁闭”。[10][9]
1964年，美国物理学家迈克尔·盖尔曼（Michael Gell-Mann，1929-2019）和兹韦格（George Zweig，1937-）分别独立提出夸克模型，他们认为强子是由更基本的单元——夸克组成的，夸克有三种，即上夸克、下夸克和奇异夸克。[3]直到1968年[2]，美国斯坦福直线加速器中心（SLAC）验证了夸克的存在，并在普通物质或宇宙线中发现了能够证明上夸克、下夸克和奇异夸克存在的证据。[4]1974年，美国华裔科学家丁肇中与美国科学家瑞奇特分别在实验中发现了一种新粒子，称为J/y粒子。由于J/y粒子是粲夸克与其反粒子组成的束缚态粒子，可直接证实夸克的存在。[3]1977年，美国物理学家莱德曼通过发现新粒子而发现第五种夸克—底夸克，随后在正负电子对撞机上，得到了证实。在1994-1995年，美国费米实验室发现并证实了顶夸克的存在。[3][11]