s-кварк — третій найлегший із шести видів кварків. Він входить до складу короткоживучих частинок, як-от каони, тоді як звичайна речовина побудована з легших u-кварків і d-кварків. Жоден експеримент не виміряв розміру s-кварка, тому показане значення — це не результат вимірювання. Експерименти встановили лише те, що кварки, якщо вони взагалі мають якийсь розмір, становлять не більше ніж приблизно двотисячну частку ширини протона.

Розмір

У рядку розміру вказано 4 зептометри. Зептометр — це 10⁻²¹ метра, тисячна частка мільярдної частки мільярдної частки метра. Запис 10⁻²¹ означає 1, поділену на одиницю, за якою йде 21 нуль. Жоден експеримент не виміряв розміру жодного виду кварків.

Натомість експерименти встановили верхню межу. На прискорювачі HERA експеримент ZEUS зіштовхував електрони з протонами й не знайшов жодних ознак того, що кварки всередині протонів мають якийсь розмір. У 2016 році в ZEUS повідомили, що радіус кварка має бути меншим за 4,3 × 10⁻¹⁹ метра, тож у поперечнику кварк має менше ніж приблизно 8,6 × 10⁻¹⁹ метра.

Ця межа отримана для кварків усередині протонів, а не конкретно для s-кварків. Вона приблизно у 200 разів більша за значення на цьому сайті, тому жоден експеримент не суперечить цьому значенню, але й не підтверджує його.

Порівняння розмірів

Протон діаметром близько 1,7 фемтометра (1,7 × 10⁻¹⁵ метра) приблизно у 2 000 разів ширший за найбільший розмір, який експерименти допускають для кварка.
Якби протон збільшили до розміру баскетбольного м’яча, діаметром близько 24 сантиметрів, кварк на цій межі мав би в поперечнику близько 0,12 міліметра, що трохи більше за ширину типової людської волосини.
У такому самому масштабі атом водню мав би в поперечнику близько 15 кілометрів.

Перші дивні частинки

У 1947 році Кліффорд Батлер і Джордж Рочестер із Манчестерського університету повідомили про сліди частинок, несхожих ні на які з відомих раніше. Вони сфотографували їх у камері Вільсона — приладі, в якому заряджені частинки залишають сліди з крихітних хмаринок. Згодом ці частинки стали відомі як каони.

Каони не вкладалися в жодне з уявлень, які тоді мали фізики. Вони були важкими, з масою приблизно вдвічі меншою за масу протона, проте жили відносно довго, перш ніж розпастися. У 1950-ті роки Мюррей Гелл-Ман, Кадзухіко Нісідзіма, Абрахам Пайс та інші пояснили це новою властивістю, яку назвали дивністю. Назва відображала те, якими дивними завжди здавалися ці частинки.

Нині дивність пов’язують із s-кварком. Наприклад, додатний каон — це u-кварк у парі з s-антикварком, партнером s-кварка з антиматерії.

Важчий кварк

Particle Data Group, яка збирає результати вимірювань частинок з усього світу, подає масу s-кварка як 93,5 МеВ. Фізики елементарних частинок задають маси в одиницях енергії, а МеВ — це мільйон електронвольтів. Маса s-кварка приблизно у 20 разів більша за масу d-кварка і у 43 рази більша за масу u-кварка.

Важчі кварки нестабільні, а слабка взаємодія перетворює їх на легші. Тому частинки, що містять s-кварки, зрештою розпадаються. Додатний каон живе в середньому приблизно 12 мільярдних часток секунди. Лямбда-частинка, що складається з u-кварка, d-кварка та s-кварка, живе приблизно чверть мільярдної частки секунди.

Джерела

Summary Tables: Quarks. Particle Data Group, 2025.
Limits on the effective quark radius from inclusive ep scattering at HERA. H. Abramowicz et al. (ZEUS Collaboration), Physics Letters B, 2016.
Introduction to Particle Physics. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
Quarks. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
Meet the kaon. Nathan Collins, Symmetry, 2020.
Charge Independence Theory of V Particles. Kazuhiko Nishijima, Progress of Theoretical Physics, 1955.
SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures.
Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
Bohr radius. NIST CODATA, 2022.
Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.

Report a Problem

for s-кварк