夸克-是物质的终极结构吗？

1977年4月，科学家们宣称，他们确信在实验中已经找到物质的终极结构，这就是“夸克”。

由于束缚力使得原子聚集在一起，因此要发现夸克粒子是极为困难的。

1962年，默里盖尔曼提出了三种各具不同性质的夸克的假说。夸克的特殊之处在于它们应该有完全不同的电荷。

在默里盖尔曼提出他的理论时，虽然他的辩词很有说服力，科学家们还是怀疑能否通过实验证实夸克的存在。

所以从1962年到现在，夸克仅仅作为一种方便的数学理论而存在。

可能令人感到奇怪，在这个现代化的电子时代，物理学家对了解物质或万物的终极结构还要走很长的一段路。虽然夸克的存在最终可能通过实验明确证实，但是许多关于亚原子粒子以及物质内部的作用力的本质等基本问题尚待发现。

如果我们回顾探索物质奥秘和基本粒子本质的科学思想史，我们就会发现一个很重要的阶段，就是在1897年电子的发现被认为是物理学史上最重要的发现之一。

12年后，完成了另一个重要的实验，即测量电子的实际质量和电荷。

从那时起，各种粒子的质量都以电子的质量为单位表示。例如，质子的质量是电子质量的1836倍。还有，各种已知粒子携带的电荷要么恰好等于电子电荷，要么等于电子电荷的整数倍，要么不带任何电荷。

夸克的发现将在物质的颠覆性的发现中迈出重要一步，理由是夸克被认为所带电荷小于电子电荷。正如相对论和量子力学理论震动了经典物理学基础，发现夸克所带的电荷比之前想象的要小同样会震动现代物理学基础。

我们对它研究的内容越多，存在的困境就变得更复杂和更广泛了。物理学家探索物质奥秘越是进入到物质内部，他们的任务就越艰难。

相信天地万物，从亚原子粒子到星系团，都遵循某个确定的、看不见的法则和秩序，吸引了许多科学家试图揭示它的真相。令人大为惊奇的是，大自然的奥秘被发掘得越多，人们就越清楚宇宙的内部设计及其存在是合理的还是经过精心策划的。数学是了解大自然奥秘不可或缺的方法。精通数学概念和推理的人，如哥白尼、伽利略、牛顿、爱因斯坦和其他许多人，都成了科学之父。

在基础物理学领域，最近不断发现许多难以捉摸的粒子。这些在电子家族、介子、介子和重子中的难以捉摸的粒子有：负介子、正负介子、正介子、中性介子、中性介子、正负和中性介子，仅举几例而已。

这些难以捉摸的粒子的确令新生的物理学家面临的任务更加艰难。

已发现的亚原子的数量很多，以至于物理学家盖尔曼试图建立一种亚原子粒子周期表，就像门捷列夫把性质相似的物质元素排列起来一样。盖尔曼和他同时代的人相信，如果通过实验证明夸克存在，将简化排列现象。

这将是在物理学上开辟了一个完全不同于相对论和量子理论时代的革命时代。

三个不同的夸克：p-夸克、N-夸克和L-夸克的电荷合并在一起应等于质子或电子的电荷。质子被确认由两个P-夸克和一个N-夸克组成。介子似仅有两个不同夸克结合而成。事实上，现在发现质子是一个自身完全独立的体系，可能性质上类似于原子结构和太阳系。

质子可能由一个核和核周围有动态介子构成的事实将动摇现代物理学基础。

事实上，物理学家发现得越多，物质的存在会更加令人震惊。

宇宙的奇迹将永远不会终结。过去有许多伟大的物理学家，未来也会有许多伟大的物理学家。

他们发现的粒子正在不断地变化、再生和消逝。

只有潜在的法则和秩序永存。

译自北京大学《英语》2019年10月