夸克有多小？

先给出答案，夸克要比10的-18次方米还要小。

物理学家在能达到某一个大小尺度之后，就会规定出某个尺度大小的单位，以便描述相应尺度的物理。往大了说，光年就是宇宙学家在研究宇宙和星系时提出来的一个单位，它的定义是光在一年内走过的距离。往小了说，微米用来描述细菌，空气尘埃，pm2.5的大小；纳米用来描述DNA，病毒等的大小。小到原子级别的时候，我们用埃来表示，1埃等于10的-10米，一个原子的大小一般也就零点几埃。

为了研究夸克尺度的物理，物理学家们规定出了一种新的单位am，读作阿米，1阿米等于10的-18次方米的大小，对应的就是夸克的尺度。

图1. 不同尺度的实体（来源：wiki，Orders of magnitude (length)）

夸克这么小，我们是怎么知道他们的大小的呢？

在粒子物理中，一个实体的大小我们是通过它被撞击的难易程度来衡量的，专业术语叫做“散射截面”，也叫“碰撞截面。”

一个足球的“散射截面”比一个网球更大，而质子的散射截面更要小的多得多，质子的组成部分，夸克和胶子的散射截面比质子还要小。从1992年到2007年，位于德国汉堡的HERA（强子加速器）以非常高的能量撞击亚原子粒子，直接测量出了夸克和胶子的大小。

根据粒子物理中的理论（标准模型），夸克应该是无限小的。但这并不意味着它不可以被散射。当考虑到一些量子效应时，它会和其它微观粒子，比如电子发生相互作用，因而存在一定的散射截面，从而对应一个大小。

实验学家花了很长时间去理解他们的数据，想弄明白夸克和胶子在质子中是怎么分布的，最后他们给出了夸克大小的一个上限，就是我们上文所提到的10^-18m。

最后让我们想象一下一个夸克到底可以小到什么程度。一个质子的大小相当于2000个夸克，一个氢原子的大小相当于60,000个质子，而DNA双螺旋的大小相当于40个氢原子，一粒沙子的大小又相当于1000,000个DNA。所以，一粒沙子相当于多少个夸克呢？答案是5X1000000000000000。