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前几期，我们撬开了原子，发现原子内还有电子和原子核。接着，我们进一步进入了原子核，发现原子核内还有质子和中子。这一期，我们再继续向下深入，看看质子和中子的内部到底是什么？ 淘“粒子”时代自从汤姆逊发现了电子，卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子之后，科学家又相继发现上百种“基本粒子”，他们甚至把这戏称为“粒子动物园”。所以，在那个年代，许许多多的科学家因为淘到“新粒子”而获得诺贝尔奖，真的有点当年化学家和物理学家一起抢“新元素”的感觉。 随着新粒子被发现得越来越多，科学家也开始思考：是不是存在更基本的粒子？ 1949年，费米和杨振宁就在一篇文章中写到，
夸克模型为了解决“新粒子”带来危机，1964年，盖尔曼和茨威格分别独立提出了夸克模型。 盖尔曼和茨威格假设所有的强子（质子和中子就属于强子）都是由夸克和反夸克组成的。 在他们的理论中，夸克有三种“味道”，分别是上、下和奇异夸克。这里的“味道”并不是说夸克真的有味道，只是为了区别他们的代号而已。 加速器的发现不过，当时的科学家对于他们的理论也不知道做啥评价好，因为这完全就是数学推导出来的一个结果而已，是不是真的具有物理含义就另说了。 不过，到底有没有，还是要拉出来遛一遛才知道。理论预言的粒子，如果真的能找到，那就说明理论是成功的。 这时候我们可以再回忆一下，我们的老朋友卢瑟福。 他就曾经用α粒子当成子弹，想方设法要撞开原子核。 这种“野蛮冲撞”成为了研究粒子物理学的一种极其重要的手段。 1951年，斯坦福大学就开始筹划建造有一个长达3公里的直线加速器。 其实原理是和卢瑟福撞原子核是一个道理，不过获得更好的结果，就需要给粒子加速，以此让粒子获得很高的能量再去撞，这样撞上去的效果会更好。 既然是想知道质子内部到底有什么，科学家用到的办法就是用高能的电子束去轰击液态氢靶。说白了就是轰击质子，看看能不能像撞原子核那样撞开质子。 到了1968年，科学家观测到了氢原子核（相当于一个质子）内的三个电子广角散射中心。 说白了，就是他们发现质子中存在三个比质子小的点状物。 所以，实验人员就提出：
这也间接证明了“夸克”存在的可能性。 夸克真的存在么？可是我们总说“活要见人，死要见尸”。虽然实验可以观测到存在三个点状物，但无论科学家用什么办法都无法直接发现自由存在的夸克。也就是说，科学家就一直没见到夸克的本尊。这就让人很尴尬了，这夸克到底存不存在？ 于是，有人就提出了“夸克禁闭”的理论。那什么是夸克禁闭呢？ 我们可以通过引力来理解这个问题。我们都知道引力是随着距离的增大而减小的，也就是说和距离的平方成反比，离得远，引力就越小。
而把夸克们绑在一起的是强相互作用力，它和引力恰恰相反，夸克之间的距离越大，强相互作用力就越大，距离越短，强相互作用力越小。而且由于强力是四大作用力中最强的作用。因此，这就限制了夸克之间的距离不能太远，就把夸克限制在了一个区域内。
而这个后来通过杨米尔斯理论也确实推导出了这个结果，和这相关的五位科学家都获得了诺贝尔物理学家。而这里的杨米尔斯理论，就是由杨振宁和米尔斯提出来的。
六味夸克“丸”有了强力相关的理论，这就好比办了，科学家们开始潜心去找寻夸克，希望能把夸克都找全了。最终，他们找到了六种夸克，分别是：上、下、粲、奇异、底和顶，这也被叫六味。其中，华裔科学家丁肇中领导的小组，以及里克特领导小组分别独立测到了由粲夸克和反粲夸克组成的介子（也是一种强子）。这个介子后来被称为J/ψ 介子。
而科学家通过对J/ψ 介子的研究，更加确信夸克理论是正确的。所以，J/ψ 介子的发现也成了夸克模型里程碑一样的事件。丁肇中也因此获得了诺贝物理学奖。 夸克是如何构成质子的？如果我们要描述一个夸克，一般会描述三个物理量：质量，电荷，自旋。这就好比，我们要描述一个人，可能是身高，体重和长相，是一个道理。 不过，关于质量和自旋，我们以后会用专门的一篇文章来详细讲述，这期我们先讲电荷。夸克令人匪夷所思的就在这里。 上、粲和顶夸克的电荷是 2/3；而下、奇异和底夸克的电荷是-1/3。 比如：质子就是由2个上夸克和1个下夸克组成的，那么质子的电荷就是2/3 2/3-1/3=1，也就是说质子带了一个单位正电荷。
而中子是1个上夸克和2个下夸克组成的。所以，中子的电荷就是2/3-1/3-1/3=0。也就是说中子是电中性的。
夸克模型也解释了为什么中子要比质子的质量大一点，这是因为六种夸克的质量是不同的，上夸克质量是最小，而质子有2个上夸克和1个下夸克，中子有1个上夸克和2个下夸克。所以构成质子的夸克总质量是小于构成中子的夸克总质量的，因此中子才比质子的质量要大一些。 正因为夸克模型可以很好地解释各种现象。因此，也被广泛接受，并纳入了粒子物理标准模型当中。在这个模型中，构成质子和中子就是夸克，这也回答了开头我们提出的问题，质子其实是可再分的，继续分下去就是夸克。
关于夸克其实还有很多内容，但由于篇幅的我们以后再详细说。在这里，大家不妨思考一下物质的质量到底是咋来的呢？ |
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