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How big is 魅夸克?

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魅夸克

魅夸克是六種夸克之一。夸克是基本粒子,就目前的實驗所能判斷,並非由更小的東西組成,是質子、中子及許多其他粒子的組成成分。沒有任何實驗測得魅夸克的大小,因此上方顯示的1介米並非實際測量值。一介米是10−21公尺,也就是十億分之一的兆分之一公尺。

大小

到目前為止的每一次實驗中,夸克的行為都像是一個點。物理學家藉由發射其他粒子撞擊目標粒子,並觀察其彈開的方式,來尋找粒子的大小。ZEUS實驗便是在HERA加速器上,以電子撞擊質子進行這類實驗,結果沒有發現質子內部的夸克具有任何大小的跡象。

2016年,ZEUS報告指出,這些夸克若有半徑,其半徑必定小於4.3×10−19公尺,也就是說它們的直徑不到8.6×10−19公尺。這只是一個上限,並非實際大小,而且是根據質子內部的夸克得出,並非來自魅夸克本身。本站所列的1介米遠低於這個上限,因此沒有任何實驗能夠證實或推翻這個數值。

大小比較

  • 質子的直徑約為1.7飛米(1.7×10−15公尺),寬度約為夸克上限的2000倍。
  • 如果把夸克的上限放大到網球的大小,也就是直徑約6.7公分,質子的直徑會變成大約130公尺,氫原子的直徑則會變成大約8200公里,大約是地球直徑的三分之二。
  • 夸克的上限大約是5萬兆(5×1016)個普朗克長度,普朗克長度是本站中已有明確數值的物體裡,最接近的下一個較小物體。

十一月革命

1974年11月,兩個各自獨立的團隊發現了同一種新粒子。伯頓·里克特(Burton Richter)在史丹佛直線加速器中心的團隊將其稱為psi粒子,丁肇中(Samuel Ting)在布魯克海文國家實驗室的團隊則稱之為J粒子。11月11日,兩位負責人會面後,發現彼此做出了相同的發現。里克特與丁肇中共同獲得1976年諾貝爾物理學獎。

如今這個粒子被稱為J/psi粒子,是由一個魅夸克與其反物質夥伴「反魅夸克」結合而成。它存在的時間比物理學家原先預期的長了大約一千倍,許多人因此認為,要解釋這個現象,必須存在第四種夸克。魅夸克其實早已被預測存在,而這次發現使已知的夸克種類增加到四種。

質量與電荷

粒子數據組彙整全球的粒子測量結果,其資料顯示魅夸克的質量為1.273 GeV。粒子物理學家以能量單位來表示質量,一GeV等於十億電子伏特。這使得魅夸克的質量大約是一整顆質子的1.4倍,也將近上夸克的600倍重。其電荷是質子電荷的三分之二。

和其他夸克一樣,魅夸克從未被單獨發現過。自1977年以來,所有尋找自由夸克的嘗試都沒有成功。

參考資料

  • Summary Tables: Quarks. Particle Data Group, 2025.
  • Limits on the effective quark radius from inclusive ep scattering at HERA. ZEUS Collaboration, Physics Letters B, 2016.
  • The Nobel Prize in Physics 1976: Press release. Royal Swedish Academy of Sciences, 1976.
  • Revisiting the b revolution. CERN Courier, 2017.
  • January 1976: From the "Oops-Leon" to the Upsilon Particle. Dan Garisto, APS News, American Physical Society, 2022.
  • The Nobel Prize in Physics 1995: Press release. Royal Swedish Academy of Sciences, 1995.
  • SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures.
  • Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
  • Proton mass energy equivalent in MeV. NIST CODATA, 2022.
  • Bohr radius. NIST CODATA, 2022.
  • Planck length. NIST CODATA, 2022.
  • Rules of Tennis 2026. International Tennis Federation, 2026.
  • Earth Fact Sheet. NASA.

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Maßstab des Universums > 魅夸克
底夸克
底夸克又稱作美夸克, 因為它無暇地美. 它是第三代夸克, 會很快衰變為第一代夸克, 例如 上與下夸克.
微中子
微中子會穿過任何像你我一樣的一般物質!事實上,現在就有非常大量的微中子穿越你的身 體!它不帶電荷,只會被重力與弱力影響。因為他們實在是太小了,以致於影響也不大。
頂夸克
頂夸克是最小的夸克, 也就是說它是最重的夸克. 它的質量大概是最輕的上夸克的 10 萬倍 . 頂夸克的質量是 1730 億電子伏特(173 GeV)!
奇夸克
奇夸克非常奇怪. 它大概是上夸克的 50 倍重, 但卻比較小! 很奇怪吧? 超怪的啦! "奇異 物質(Strange matter)" 就是由上、下、奇夸克組成的!
下夸克
夸克有六種"味". 分別是上、下、奇、魅、頂、底. 夸克越小, 質量越大. 因此, 上下夸克 是夸克裡最輕的. 下夸克帶的電荷是 -1/3.
上夸克
夸克有六種"味". 分別是上、下、奇、魅、頂、底. 夸克越小, 質量越大. 因此, 上下夸克 是夸克裡最輕的. 上夸克帶的電荷是 +2/3.

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