为什么物理学家对夸克感兴趣？

夸克是非常小的微小粒子(我们将精确地把它们缩小到非常小的程度)，是基本的构件。问题。据我们所知，夸克本身不是由任何更小的东西组成的。正如我们所知道的那样，将来可能会改变，但现在已经足够了。

我们知道有六种夸克。夸克的类型叫做“味道”。它们是上(U)、下(D)、奇数(S)、魅力(C)、底部(B)和顶部(T)。尽管名字不同，最奇怪的六足动物实际上是夸克。

世界颠倒了

到目前为止，你会遇到的最常见的夸克是上下夸克。它们是将三元组结合在一起形成质子(两个上夸克和一个下夸克)和中子(两个下夸克和一个上夸克)的装置。为了形成人们熟悉的质子正电荷和中子中性电荷，夸克需要分数电荷。这听起来很奇怪，但这只是因为我们相信质子和电子的电荷是基本的。原来我们错了。上夸克的电荷是正的三分之二，下夸克的电荷是负的三分之一。

夸克更令人困惑，因为它们出奇的轻。上夸克只占质子质量的0.2%，而下夸克只占质子质量的0.5%。那么，这些微粒是如何叠加起来成为一个重质子的呢？

答案是将夸克结合在一起的力量:强大的核能。夸克之间的键非常强，很容易击败类似电荷的自然电斥力。因为能量和质量是一样的，所以质子的质量实际上是由胶子引起的，而不是夸克本身。

住在山顶上

不是所有的夸克都那么大。但是在粒子物理学的世界里，大消息是坏消息。巨大就像站在又高又瘦的山顶上。当然，风景很好，但是微风会让你下降到一个更稳定的位置。稳定性意味着非常小——如果你正遭受不稳定的大粒子，你将很快发现自己置身于一群小兄弟之中。

这意味着生命只是上层和下层夸克的桃子。它们是最小的。因此，尽管他们视力很差，但他们没有从现有悬崖上掉下来的危险。在自然界中，几乎找不到第二大夸克，既奇怪又迷人。它们的体积如此之大，以至于一开始很难制作出来。一旦它们被一些奇怪的过程制造出来，它们会很快腐烂成其他东西，只留下记忆。

有一段时间，物理学家认为只有这四个上(U)、下(D)、奇(S)和魅力(C)。但在20世纪70年代初，他们开始通过检查一些罕见的涉及kaon的衰变来怀疑(同样，我不负责命名。Kaon是夸克和上下夸克的二重奏。为了解释这些钾离子的奇怪衰变，理论家们不得不猜测是否有一对新的夸克，它们被称为上下夸克。这些新夸克比其他四个夸克重得多(否则，我们现在已经可以看到它们了)。

1977年，在第五个夸克(底部)加入已知和可测量的粒子俱乐部后，竞争开始了，寻找第六个也是最后一个夸克(顶部)。但问题是没有人知道它有多大，这意味着我们不知道在制造粒子加速器之前我们必须有多强大。每年，世界各地的团体都在升级他们的设备，但每年他们都做不到这一点，因此不断提高当时假设的粒子质量。

直到1995年2月，费米实验室的研究人员才终于有理由宣称发现了一个质量接近质子200倍的*夸克。是的:虽然上夸克和下夸克形成质子，但是上夸克可以轻易地撞击整个原子。

输入希格斯

顶夸克比顶夸克重约100万亿倍。为什么夸克的质量范围如此之大？

这是希格斯玻色子进入的地方。希格斯玻色子与一个贯穿时空的场(希格斯场，有点像电磁场)相关联，就像充满宇宙的无形胶水。其他基本粒子，如电子、中微子和夸克，必须穿过磁场才能从一个地方移动到另一个地方。基本粒子不能忽略希格斯场(通过各种数学方法)这一事实是它们有质量的原因。

啊，好吧，一个线索。如果希格斯粒子以某种方式与质量概念联系在一起，并且顶夸克远离最重的夸克，那么希格斯玻色子和顶夸克一定是最好的朋友。

因此，多年来，顶夸克已经成为我们理解希格斯粒子的一种方式，我们希望通过进一步研究希格斯粒子本身，我们可以理解顶夸克的神秘质量。