4 介米!
奇夸克是六種夸克中第三輕的一種,存在於K介子等壽命短暫的粒子中;而一般物質則是由較輕的上夸克與下夸克構成。沒有任何實驗測得奇夸克的大小,因此上方顯示的數值並非實際測量值。實驗只發現,如果夸克真的有大小,也不會超過質子寬度的兩千分之一左右。
上方顯示的大小是4介米。一介米是10−21公尺,也就是千分之一的十億分之一的十億分之一公尺。10−21這個記法代表1除以一個1後面接著21個零的數字。至今沒有任何實驗測得任何一種夸克的大小。
實驗只能訂出一個上限。在HERA加速器上,ZEUS實驗以電子撞擊質子,沒有發現質子內部的夸克具有任何大小的跡象。2016年,該實驗報告指出,夸克的半徑必定小於4.3×10−19公尺,因此夸克的直徑不到大約8.6×10−19公尺。
這個上限是根據質子內部的夸克得出,並非專門針對奇夸克。它大約是本站數值的200倍,因此沒有任何實驗與這個數值相牴觸,但也沒有任何實驗能夠支持它。
1947年,曼徹斯特大學的克利福德·巴特勒(Clifford Butler)與喬治·羅切斯特(George Rochester)報告了一種前所未見的粒子徑跡。他們是利用雲霧室拍攝到這些徑跡的,雲霧室是一種讓帶電粒子留下細小雲霧痕跡的裝置。這些粒子後來被稱為K介子。
K介子不符合當時物理學家所認識的任何理論圖像。它們很重,質量大約是質子的一半,卻要經過相對較長的時間才會衰變。1950年代,默里·蓋爾曼(Murray Gell-Mann)、西島和彥(Kazuo Nishijima)、亞伯拉罕·佩斯(Abraham Pais)等人以一種稱為「奇異性」的新性質來解釋這個現象。這個名稱反映了這些粒子一直以來給人的古怪印象。
如今,奇異性的來源已經歸因於奇夸克。舉例來說,帶正電的K介子就是由一個上夸克,與奇夸克的反物質夥伴「反奇夸克」配對而成。
粒子數據組彙整全世界的粒子測量結果,其資料顯示奇夸克的質量為93.5 MeV。粒子物理學家以能量單位來表示質量,一MeV等於一百萬電子伏特。奇夸克的質量大約是下夸克的20倍,是上夸克的43倍。
較重的夸克並不穩定,弱力會把它們轉變成較輕的夸克。這就是為什麼含有奇夸克的粒子最終都會衰變。帶正電的K介子平均大約可存在十億分之12秒。由一個上夸克、一個下夸克和一個奇夸克組成的Λ粒子,壽命則大約是四十億分之一秒。