夸克有大小吗？

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夸克有大小吗？

您可能知道我们今天最好的粒子物理理论，即粒子物理标准模型的基础理论，称为量子场论？如果是，那么您可以继续阅读。

所以想想电磁学。经典理论告诉你，电磁场是……它是……嗯，简而言之，一个场。一个无处不在的场，具有不同的强度和动态，我们将其视为静电、磁、光、无线电波等。

量子理论更进一步，确定在任何给定频率下，该场的激发都会以某些部分的形式出现。因此，当场与环境相互作用时，它会在这些给定部分中获得或损失能量。当事件局部化时，我们将集合中的这些碎片视为紧凑的粒子。

但实际上并非如此。这些粒子只不过是吉他弦的振动而已。

这同样适用于夸克。量子色动力学有费米子场，这是一种特殊的量子场论。这些场也被量子化......并且它们的量子可能位于某些相互作用中。我们称这些为量子夸克。

夸克有形状吗？吉他弦的某种振动有形式吗？是圆的吗？正方形？也许它看起来像一个三角形？这还不完全清楚，是吗？

然而，我们仍然可以在某种特定意义上谈论粒径。

首先，我们可以讨论粒子的“经典半径”。这是一种无意义的计算，假设粒子是由某种均匀的、带电的、无质量的材料制成的，并提出这样的问题：这个“粒子”必须有多紧凑，其质量才能完全由其势能决定？

此外，还有康普顿波长，它主要与不确定性原理有关，这是对粒子位置的意义和可测量性的根本限制。

最后但并非最不重要的一点是，如果粒子是复合粒子（例如质子），则其组成成分彼此之间可能具有几何关系。因此，举例来说，如果您用高能粒子束探测质子，您就可以识别并区分构成质子的夸克。这使得讨论质子的大小成为可能。

但不，夸克没有形状。它们是量子色动力学中相应夸克场的单次激发。

可能有比夸克更小的东西吗？

许多科学家试图提出关于夸克是否可以有子成分以及它们的性质是什么的理论，但没有一个特别令人信服。但这绝对值得考虑。

高能物理实验始终旨在寻找夸克由更小的子成分组成的一般证据。无论子成分的确切性质如何，质子（包含夸克）的散射都会以某些特征方式发生变化。然而，目前还没有任何实验显示出我们的对撞机所实现的能量尺度发生这种变化的任何迹象。

因此，事实证明，要么夸克没有子成分，要么子成分太小，以至于在当前的实验中很难检测到。