比夸克小100倍的东西（夸克丢进油锅炸至金黄）

#21天图文打卡挑战（第二期）#

从前，人们以为质子、中子等粒子就是“不可再分”的最基本粒子了，但现在我们知道，它们都由更基本的粒子——夸克组成，比如质子是由两个上夸克一个下夸克组成的，中子是一个上夸克和两个下夸克组成的。或许你知道夸克的存在，但你知道夸克还有“味”和“色”两个独特的性质吗？

粒子结构

看到这个小标题，或许你会感到奇怪——夸克还有味道？那难不成电子也有味道？让我品尝一颗电子——别别别，电子那么小，可没办法品尝。夸克有六种味：上、下、奇、粲、顶、底六种。让我们猜一猜，它们尝起来是什么感觉？将上夸克和下夸克焯水，放入油锅炸至金黄，隔壁小孩都馋哭了！

油炸夸克

真的是这样吗？当然不是。夸克的“味”，简单来说就是夸克的“种类”。夸克有六味，意思就是夸克有六种。为什么不简单的用“种”来描述，非要用“味”一词来代指呢？

几种基本粒子，包括六种夸克

据说，“味”一字是物理学家Murray Gell-Mann和Harald Fritzsch在一起吃冰淇淋时候想到的名词。不同冰淇淋有不同的味道，不同的夸克也有不同的性质。比如上下夸克就有不同的同位旋，奇、粲、顶、底夸克有奇异数、粲数、顶数和底数，这些特征量就被定义为“味量子数”，是强相互作用中的守恒量之一。所以说，“味”本身没有意义，只是为了区别于一般粒子而创造出的专用于夸克的“种”的代名词罢了、

偷偷告诉你，夸克是会发光的！会有红色、绿色和蓝色的光！什么？有人提出疑问了，夸克怎么能发光啊！的确，夸克不会发光，人类也观察不到它的颜色。那夸克的“色”，指的又是什么呢？

因为夸克的自旋性质，夸克被归入一种叫做“费米子”的粒子大类里面。所有的费米子都要遵循一个原则，叫泡利不相容原理。这个原理说的是，同一个体系内不能存在两个状态完全相同的费米子。在夸克发现之后，科学家发现，真的存在几种情况，组成粒子的三个夸克状态完全相同！这怎么办？难道夸克不是费米子？难道泡利不相容原理错了？

于是，根据光的三原色，人们将夸克又分成了红、绿、蓝三色，称为“色荷”。这样，上述三个夸克的状态就不完全相同了，泡利不相容原理又正确了。那为什么质子、质子等等从未被提起过色荷的事情？因为在光学中，红绿蓝三色光混合在一起形成白光，所以三色夸克结合表现出来的就是“无色”，也就是说质子和中子等都是无色的，平时也就不需要提起了。

多色夸克示意图

有趣的是，为夸克起“色”这个名字的，也是起“味”名字的物理学家Murray Gell-Mann，看来这位老先生很喜欢吃三色冰淇淋！

读到这，你可能觉得“色”概念的引入完全是为了让夸克强行满足泡利原理，其实不然。色荷的存在也能解释其他物理现象。类比于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引产生电磁力，色荷之间的吸引和排斥表现为原子内部的强相互作用力。关于味和色研究还有很多很多，甚至形成了一门新的学科——量子色物理学。

现在，你是否对量子物理中夸克的味和色有了新的了解呢？这里的“味”和“色”是两个完全不同于日常生活中的新概念，“味”是指夸克的种类，“色”是夸克的一种特性，味和色决定了一个夸克的性质。这也体现出了量子物理的神奇与瑰丽！

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