夸克

　　夸克（quark），一种从理论上提出的构成强子的组成粒子。1964年M.盖耳-曼和G.兹韦克分别独立提出强子的夸克模型。兹韦克将这种组成粒子称之为Ace（爱斯），盖耳-曼从爱尔兰作家J.乔伊斯的作品《为芬尼根守灵》中的诗句中摘出quark一词称呼它。1965年北京基本粒子理论组提出层子模型，将强子的构成部分称为层子，意为它们是更深层次的粒子。按照夸克模型，强子是由夸克组成的，重子由3个夸克组成，介子由一个夸克和一个反夸克组成。夸克的重子数B、电荷Q和超荷Y都是分数。起初盖耳曼等人提出的夸克模型中夸克只有3种：上夸克u、下夸克d和奇异夸克s，已能说明当时观测到的强子实验数据。1974年发现J／ψ粒子，需要引入第四种粲夸克c；1978年发现γ粒子，需要引入第五种底夸克b；另外理论上认为还应有第六种顶夸克t，1994年4月26日，美国费米国家实验室宣布，找到顶夸克存在的证据。c、b、t3种夸克的质量很大〔m_c≈1.5吉电子伏特（GeV)，m_b≈4.6GeV，m_t≈78～180GeV〕，称为重夸克，原有的夸克u、d、s则称为轻夸克。为了说明夸克的自旋统计问题，假设夸克具有色自由度，每一种（味）夸克可处于3种不同的色状态。1973年建立描述夸克之间强相互作用的量子色动力学理论，夸克之间的作用力是由于带有色荷的夸克相互交换胶子而产生的。胶子静质量为零，自旋为1，且带有色荷，胶子之间也有强作用。

　　实验上未观察到自由状态夸克，也未观察到自由胶子，一种可能的解释是夸克很重，目前所达到的能区还不足以把它们从强子中打出来；另一种可能的解释是认为夸克由于某种原因被囚禁在强子内部，而不可能以自由状态存在，这就是所谓夸克禁闭。解释夸克禁闭的一种看法是色相互作用犹如弦，近距离时相互作用弱，远距离时相互作用增强；夸克分离越远，弦的能量越大；而弦的断裂则产生一对新的相反色荷，也就是说以很高能量子轰击的结果，要么是不能将强子击开，要么产生出一些强子，因而夸克永远禁闭在强子内部。