夸克

夸克 (Quark)
國立臺中女子高級中學物理科陳正昇老師/國立彰化師範大學物理學系吳仲卿教授責任編輯

夸克是目前已知的組成物質的最小的基本粒子，兩、三個夸克會組成一個所謂的強子，例如：質子或中子。但是由於夸克禁閉(color confinement)這種現象，使得單一的夸克無法存在，所以我們現在知道的關於夸克的性質都是來自於觀察強子本身。

現在已發現有六種夸克，依據它們的「味道」(flavor)分別被命名為：上夸克(up，u)、下夸克(down，d)、奇異夸克(strange，s)、魅夸克(charm，c)、底夸克(bottom，b)、頂夸克(top，t)。上夸克與下夸克擁有最小的質量，其他較重的夸克在經歷粒子衰變後會轉換成上夸克與下夸克，因此上夸克與下夸是我們的宇宙中最穩定且最常見到的夸克型態，而奇異夸克、魅夸克、底夸克、頂夸克只能在高能量的粒子碰撞中才得以一見(例如在宇宙射線與粒子加速器中的碰撞)。

不同類型的夸克各自擁有不同內在屬性：電荷、色荷、自旋、與質量。在粒子的標準模型中，夸克是唯一會經驗到四種基本力作用的粒子，也是唯一身上所帶的電荷不是整數個基本電荷的粒子。對每一種夸克都有一種其對應的反夸克。

夸克是美國物理學家默里-蓋爾曼與喬治-茨威格在1964年各自獨立提出的一套粒子模型，用以解釋像質子(uud)與中子(udd)這類的強子的組成。「夸克」一詞是由默里-蓋爾曼改編自詹姆斯-喬伊斯的小說《芬尼根守靈夜》（Finnegans Wake）中的詩句。在1968年以前，實驗室中甚少發現關於夸克的證據，但是到目前為止，我們已經在粒子加速器的實驗中找到這六種夸克的蹤跡，華裔科學家丁肇中便因發現魅夸克而獲諾貝爾物理學獎。頂夸克直到1995年才在費米實驗室被觀察到，是最晚被發現的夸克。

夸克具有分數電荷，是電子電量的2/3或-1/3倍，夸克的自旋為1/2，意味著夸克是屬於費米子，必須遵守包利不相容原理，亦即不允許兩個完全相同的費米子佔據同一個量子態。夸克除了具有「味」的特性外，還具有三種「色」(color)的特性，分別是紅、綠和藍。這裏「色」並非指夸克真的具有顏色，而是借「色光」這一概念來比喻夸克本身的一種量子數。量子色動力學認為，一般物質是無「色」的，組成重子的三種夸克的「顏色」分別為紅、綠和藍，因此疊加在一起就成了無色的。因此計入6種味和3種色的屬性，共有18種夸克。

參考資料
http://en.wikipedia.org/wiki/Quark