How big is 下夸克?

下夸克是組成質子和中子的兩種夸克之一，另一種是上夸克。目前沒有任何實驗測量過它的大小，因此上方顯示的數字並非實測值。實驗只能確定，如果夸克真的有大小，也不會超過質子寬度的約兩千分之一。

大小

大小顯示為8介米。1介米等於10⁻²¹公尺，也就是十億分之一乘以十億分之一，再乘以千分之一公尺。10⁻²¹表示1除以一個後面接21個零的數。目前沒有任何實驗測量過任何一種夸克的大小。

為了尋找夸克的大小，物理學家會將粒子射向靶材，觀察它們反彈的情形。在HERA加速器上，ZEUS實驗讓電子與質子對撞，結果沒有發現質子內部的夸克具有任何大小的跡象。2016年，該實驗報告，夸克的半徑必須小於4.3 × 10⁻¹⁹公尺。這表示夸克的寬度小於約8.6 × 10⁻¹⁹公尺。

這個數字是一個上限，不是實際大小，大約是本站所採用的8介米這個數字的110倍。因此，實驗雖然沒有排除本站所採用的數字，但也沒有任何證據支持它。

大小比較

質子的寬度大約是1.7飛米（1.7 × 10⁻¹⁵公尺），大約是實驗所容許夸克最大寬度的2000倍。
如果把處於這個上限的夸克放大到籃球的大小（直徑約24公分），質子的寬度大約會是470公尺。
在同樣的縮放比例下，氫原子的寬度大約會是3萬公里，超過地球寬度的兩倍。
大約1.2億個處於這個上限的夸克並排排列，就能跨越一個氫原子的寬度，也就是大約0.1奈米（十億分之一公尺的十分之一）寬。

下夸克如何轉變

單獨存在、脫離原子核的中子並不穩定，平均只能維持大約15分鐘，之後就會衰變成一個質子、一個電子，以及一個反微中子——也就是微中子的反物質對應粒子。這個過程稱為貝他衰變。

中子由一個上夸克和兩個下夸克組成，質子則由兩個上夸克和一個下夸克組成。在貝他衰變中，弱力會把中子裡的一個下夸克轉變成上夸克。中子會放出一個W玻色子——一種傳遞弱力的粒子，接著W玻色子會轉變成電子和反微中子。

下夸克帶有質子電荷的−1/3，上夸克則帶有+2/3。這次轉變讓夸克的電荷增加了1，電子的−1電荷則抵消了這個變化。

夸克如何被發現

1950年代，物理學家發現了大量新粒子，並試圖從中找出規律。1964年，有人提出了夸克的概念，當時共有三種：上夸克、下夸克和奇夸克。物理學家默里·蓋爾曼為夸克命名。多年來始終沒有人真正找到夸克，許多物理學家一度認為夸克只是數學上的構想。

最早的跡象來自SLAC（史丹佛直線加速器中心）與MIT（麻省理工學院）的物理學家於1967年展開的實驗。他們讓電子沿著一座長約3.2公里的加速器加速，再射向質子和中子。結果有遠比預期更多的電子以大角度反彈回來，顯示質子和中子內部存在微小而堅硬的顆粒。傑羅姆·弗里德曼、亨利·肯德爾與理查·泰勒因這項研究共同獲得1990年諾貝爾物理學獎。