夸克是什么

夸克是什么物质组成的？

物质都由原子组成，原子则由原子核以及绕核运行的电子组成，原子核又由质子和中子组成（除氕原子核之外），而夸克就是组成质子和中子的理论基本粒子。

虽然由于色禁闭，夸克从未被直接观测到，但很多实验都能间接表明它们的存在。

在粒子物理学中，引入夸克模型，非常符合实际观测结果。

按照目前的认知，夸克是组成物质的最基本单位。

不过，按照弦理论，“能量弦”才是物质的最基本单位，由于它们的振动和运动产生了我们所观测到的基本粒子。

但弦理论还只是一种数学原理，缺乏实验的证实。

下面，我们来简单了解一下夸克。

夸克和轻子（如电子、μ介子、中微子及其反粒子）两大类基本粒子组成了宇宙中所有可见的物质。

夸克是与四大基本自然力（电磁力、引力、强核力和弱核力）都有相互作用的唯一基本粒子。

这些粒子具有色禁闭的基本属性——夸克都是以强子的形式出现，无法被单独分离出来。

量子色动力学是描述夸克物理性质的理论。

就像其他亚原子粒子一样，夸克可以用三个量子数来进行描述：自旋J、宇称P和质量m。

因为夸克无法单独分离出来，所以必须通过观测由它们组成的较大粒子来推断其性质。

目前已知有六种夸克：上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克。

几种夸克的质量各不相同，它们的质量一般用兆电子伏特除以光速的平方（MeV/c^2)）来表示。

亚原子粒子是根据它们产生的能量而不是质量来测量的。

上夸克的质量最小，顶夸克的质量最大，下夸克的质量大约是上夸克的两倍。

包括质子和中子在内的所有重子，全部都是由三个夸克组成。

例如，质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子由两个下夸克和一个上夸克组成。

因此，宇宙中的绝大多数物质都是由上夸克和下夸克组成。

此外，夸克所带的电荷数不是整数，例如，上夸克携带2/3个正电荷，下夸克携带1/3个负电荷，所以质子带一个正电荷，中子不带电。

从目前主流的科学观点看，夸克是基本粒子，是构成物质的最基本的单元。

基本粒子，就是构成一切物质的最小的单元，所以夸克以下是没有物质构成的。

在科学理论里面，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。

由于一种叫“夸克禁闭”的现象，夸克不能够直接被观测到，或是被分离出来；只能够在强子里面找到夸克。

美国总统科学奖得主马塞洛·格莱泽提出新的观点，他认为，夸克以下还是可以划分出新的单元，不过，其理论并没有得到证明。

没有得到证明的理论，不是科学理论，所以，我还是坚持用夸克是最小的物质单元的说法。

近二三十年，有一种新的热门的（不过，最近也开始降温了）理论假设（不是科学理论），叫弦理论。

弦论的一个基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”（包括有端点的“开弦”和圈状的“闭弦”或闭合弦）。

弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子，能量与物质是可以转化的，故弦理论并非证明物质不存在。

弦理论的物理模型认为组成所有物质的最基本单位是一小段“能量弦线”，大至星际银河，小至电子，质子，夸克一类的基本粒子都是由这占有二维时空的“能量线”所组成。

而夸克就是一个弦的某种振动形态。

当一维的弦振动的时候，夸克就诞生了。

弦又是什么构成的呢？弦以下还有物质构成吗？弦就是最小的物质单元，你可以把弦看见是一段段振动的空间。

注意了，空间在现代物理学里面，也是物质。

弦是不可再分为物质的，你可以切割弦（假设有切割的方法），分离出来的弦还是弦，可以转换为能量，但不会再往下找到更层次的物质单元。

就如同一条磁铁，你切割了磁铁，磁铁还是磁铁。

弦理论还不是科学理论，只是科学假说。

但无论夸克是不是弦，无论弦理论是不是科学理论，从目前的主流的科学理论来看，夸克都是最小的物质单元，是不能被继续划分下去的。

至于以后有没有可能突破科学理论，我们不能下绝对的定义。

在找到新的证据突破科学理论之前，我们还是应该坚持认为夸克是最小的物质单元。