一、夸克之谜

我们如今知晓质子和中子皆由夸克组成。然而，夸克究竟长什么样呢？发明夸克模型的盖尔曼指出：夸克分为上夸克、下夸克和奇异夸克三种，再加上它们的反夸克，共计六个。所有强子均由夸克或反夸克构成，所以强子并非基本粒子。强子又可分为介子和重子，此时介子与重子的定义不再依据质量划分。介子由一个正夸克与一个反夸克构成，只要符合这一条件便是介子。

个别介子的质量竟能超过重子。重子由三个夸克组成，例如质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子由一个上夸克和两个下夸克组成。所有夸克自旋均为二分之一。介子由正反夸克构成，自旋为整数，属玻色子；重子由三个夸克组成，自旋是分数，皆为费米子。实际上，如今已发现六种夸克，还有一些奇异强子由四个或五个夸克组成，总之这些较为抽象。

夸克模型

二、实验困境

那么我们能否在实验中发现夸克，以验证盖尔曼夸克模型的正确性呢？1967年，SLAC国家加速器实验室开展了一连串颇具意义的实验，为相关领域的探索奠定了重要基础。这座原名斯坦福直线加速器中心的实验室声名远扬，它始建于1962年，占地达426公顷。从远处瞧，仿若一门长达 3000米的巨炮，借正常轨道来加速粒子，彼时其最高能量可至22个G电子伏特。实验旨在让电子加速，而后使之撞击质子，进而对其非弹性碰撞进行观察。实验中的质子采用液态氢，实验结果如何呢？

通常我们印象里电子较软，质子较硬，然而在如此高的能量下，电子更似一个硬核，质子反倒显得软绵绵。质子内部似有若干微小带电体，即便电子能量不断提升，质子亦不破碎。然而，质子绝非实心之球，其内部定然存在别样事物。你或许会说，这难道不是夸克吗？这难道不是证明了盖尔曼的夸克理论正确吗？实则非也，至此，人们对于夸克模型依旧心存疑虑，未能全然确信。尽管盖尔曼在1969年荣膺诺贝尔物理学奖，但其主要缘由在于SU3对称性理论，即凭借对粒子的八重道分类及对omega粒子的预言贡献卓著。知名物理学家费曼就表示不信，他在1968年解释了上述实验现象，提出一种新的模型 ——cartoon模型。

他言质子内部系由一种称作部分子云之物构成，仿若电子云，无固定形状，此乃一种场的理念。正是在费曼的引领下，理论物理学家把场论方法用于强相互作用，由此促使后来量子色动力学（QCD）的诞生。后来，物理学家干脆各取所需，将部分子模型与夸克模型结合，形成夸克部分子模型方法。

SLAC国家加速器实验室

三、希望曙光

1971年，欧洲核子研究中心精心打造了一台质子对撞机，其全名乃交叉碰撞存储环，简称为ISR 。欧洲核子研究中心十分有名，是现今世界上最大的粒子物理实验室，坐落于日内瓦，同时也是万维网（3W网）的发源地，第一个网页浏览器于1991年诞生于此。欧洲核子研究中心还拥有世界上最大的强子对撞机 ——LHC。

1971年，物理学家通过ISR进行质子对撞，仍无法撞开质子。夸克深藏其中，不现踪影。于是当时人们从理论角度为这种现象命名为 “夸克禁闭”，即夸克在理论上无法从质子中被撞出。若欲分离夸克，其距离越远，所需能量愈高，乃至趋于无穷。此乃因其特殊性质所致，凸显了微观世界的神秘与复杂。这无疑让本就不被众人深信的夸克理论雪上加霜。想要通过实验验证，却偏偏遭遇夸克禁闭，这不禁让人怀疑夸克的真实性。夸克真的存在吗？

它在理论上确实能解决一些问题，但它是否仅仅存在于理论中呢？这就如同实在论的问题，如果一个东西看不见，那它的存在还有意义吗？倘若夸克真实存在，夸克禁闭背后的原因又是什么呢？1974年，华裔美籍物理学家丁肇中勇挑大梁，其卓越贡献使夸克理论重现生机。正是他，为这一理论开辟了新的道路。

对撞机装置