量子力学：最小物质是夸克！它为什么是最小的粒子，不能再小了？

量子力学：最小的物质是夸克！为什么它是最小的粒子而且不能再小了？...

世上没有绝对大的事物。或许我们眼中的行星已经足够巨大，但在黑洞面前，它看起来就像尘埃。有绝对小事吗？答案是肯定的！

当物理学家第一次用电子与质子碰撞时，他们发现小而硬的原子核在质子内部弹跳电子。这些原子核被称为夸克，也是物理学家公认的世界上最小的物质。那么问题来了：为什么夸克是最小的粒子？物质还能再小点吗？

世界上最小的粒子

世界上没有极大的大，却有极小的；这句话虽然听起来不可思议，但却是量子领域的真理。有人曾经假设，一根木棍可以无限等分，一天可以砍掉一半。就算是世界毁灭之日，木棍也无法完全斩断。

这种想法看似刀枪不入，实则大错特错！当木棒的截取长度达到临界值时，将无法继续平分，这样我们就接触到了量子物质领域中最小的粒子——夸克。

其实早在夸克诞生之前，量子物理学家就从未停止过对世界上最小粒子的学术讨论。

19世纪末，居里夫人敲开了原子的大门，让物理学家看到了世界上除了原子，还有一些更小的东西，比如亚原子、电子、质子。

这些粒子的大小比我们最先确定的原子还小，这让科学家们不禁思考：量子场中是否存在比质子更小的物质？答案是肯定的！

20世纪30年代左右，粒子加速器的发明为观察量子场中最小的粒子提供了极大的帮助。

粒子加速器具有将带电粒子加速到极高能量进行碰撞的能力，物理学家可以观察到粒子在此期间的状态；如果粒子粉碎或融合，则表示在自然界中检测到新粒子。

但是粒子加速器得到的结果很一般。一些物理学家将亚原子加速到接近光速，并注入充满氢气的气泡室；当加速的粒子与氢原子核碰撞时，会产生新的粒子。

但因为速度太快，粒子会从碰撞点直接扩散开来，只留下气泡的痕迹，物理学家无法识别这种粒子类型。

一直到粒子物理学家盖尔曼的诞生，盖尔曼曾经用自然的概念来解释粒子现象，在自然界中构造出一种对称状态，那么所有的物质和力都应该是一样的，亚原子粒子也是present根据质量守恒定律发展。

在此基础上，盖尔曼创造了奇异性法，测量了粒子量子态的奇点，并建立了核裂变模型

盖尔曼在实验中实现了，即使现有模型不能准确反映粒子情况，构成物质的基本粒子不应该只有质子和中子，它们内部还应该有一个更小的粒子，这样所有的碰撞反应都遵循能量守恒定律。

很明显，这个粒子就是夸克，后来被科学家证明存在于质子和中子中，成为自然界中最小的粒子。

夸克是无法被击退的

很多人可能对此感到好奇；我们过去认为原子是最小的基本粒子，后来我们发现了质子、中子和强子；后来发现了夸克。

那么为什么科学家敢肯定夸克是自然界中最小的粒子呢？将来我们会不会发现比夸克还小的粒子单位呢？

在现有的量子物理学基础上，这个结论确实不容易被推翻。其中一个很重要的原因是：夸克根本打不散！

根据量子物理学家的研究，粒子夸克由三个整体组成，可以形成质子或中子。夸克之间的相互作用依赖于强力，而胶子是负责传输强力的粒子。

在夸克之间来回漫游的成群的胶子负责将这个基本粒子牢固地结合在一起。胶子不同于其他电磁力。一般来说，物质的引力或电磁力与距离的平方成反比，但

但胶子却恰恰相反。夸克之间的距离稍长，强力会更强倍数上升，阻止了夸克分裂，后量子物理学家称之为“夸克禁闭”的现象。

每当我们想把一个夸克拉开时，我们必须施加一个大于它内在强力的力，但是我们用的力越大，夸克的力就越大，这显然是一个死循环。

人饿了就吃，可谁能想到，越吃越饿，越饿越吃；最后我们会发现，这根本就是在做无用功。这个人应该饿还是饿？什么都没有解决。

由此可见，那些想要分离夸克以寻找更小粒子的量子物理学家很容易陷入“夸克禁闭”而无法脱身。由于无法分离夸克，它是自然界中最小的基本粒子。粒子。

就像我们上面说的木棍二分实验，当木棍的鳞片趋向于夸克时，就不能再二分了，因为粒子夸克是打不开的。

按照量子物理学家的推测，夸克的实际尺度应该不会超过10的米的负18次方。就算有一天人类进入量子世界，也可能很难检测到这个数值。就像量子世界中的一粒尘埃，不可能在现实尺度上观察到任何结果，但这并不影响夸克作为最小粒子的性质。

结论

有人提出弦论可以打败夸克，普朗克长度恰好是一个弦，但弦比夸克小10亿倍。

这个说法太震撼了，目前科学家还没有弦论的任何实验数据，夸克依然无法被取代。