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“夸克”是否是物质的最小结构
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《读与写》2006年第06期 浏览 人次
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在魔术师手里有一个盒子，打开之后里面是一个小盒子；取出盒子打开之后，里面又是一个更小的盒子。就这样，打开一盒，里面又是一盒。直到取出一个最小的盒子，里面飞出了一只鸽子。观众看到这里，无不奇怪。因为这是魔术，其中的奥秘自然只有魔术师知道。
物理学家也是一位“魔术大师”，他们也在打开物质结构之秘密。20世纪前，科学的结论是物质的最小单位是原子。
但是，20世纪以一系列发现表明，原子不是最小的单位，在原子里面还可以分为原子核和电子。原子的质量几乎都集中在原子核上，电子围绕着原子核周围。
再对原子核进行研究，发现组成原子核的是质子和中子。因此，原子是由质子、中子和电子组成的，物理学家把这些粒子称为基本粒子。那么，在原子这个“盒子”里，就这么些基本粒子了吗？
物理学家对物质结构进行了更多的深入研究，发现了数百种基本粒子。据最新报道，说发现了700多种基本粒子。看起来，“盒子”里面还有“盒子”。所以，有些物理学家认为物质可以无限地分割下去。
但是，大多数基本粒子是不稳定的，它们的寿命很短，极容易转化为其他基本粒子。如果把这些基本粒子分类，可分为轻子和强子。轻子类粒子有电子、中微子。它们的数目比较少。而绝大多数的基本粒子都属于强子，包括质子和中子。那么质子和中子还有更小的结构吗？
如果我们能拿起强子摇一摇，可以听到里面有响声，说明强子还可以分下去。首先提出强子有结构的科学家是美国科学家盖尔曼，他认为强子是由“夸克”构成的，即强子由3种夸克构成。此论一出，引起众多物理学家对“夸克模型”的兴趣。
由于盖尔曼的“夸克模型”经过严密的理论分析，因此被许多物理学家所接受。但是“夸克”在哪里？物理学家对此找了20年，也没有发现。就在人们失去信心的时候，一位美国华裔科学家丁肇中在1976年发现了J粒子。它是不是第四种夸克？这一发现激起了一轮寻找“夸克”的热情。
对于“夸克”，物理学家的确充满兴趣，因为发现“夸克”与“3”这个数字有缘，“夸克”之后又分为三个组，人们把这种组叫做“代”，即“夸克”有3代。可是，物理学家认为在“夸克”的第三代里缺少了一个夸克，这就是后来发现的顶夸克。这是1994年4月的事了。至此，夸克的第三代全部都找到了。
于是，据此有人认为，物质是按“原子——原子核——强子——夸克”这样的结构构成的。
现在的问题是，物质的最小结构是“夸克”吗？今天没有一位物理学家能回答这个问题。因为对“夸克”还没有进行更加深入的研究。如果像当年对原子核、对质子那样穷追猛打，研究“夸克”，我们相信，夸克里面还会有“盒子”的。
“夸克”之后是什么？21世纪的物理学家会作出答案的。
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