美国弗米实验室物理学家发现项夸克

在26年前的今天，1994年4月26日(农历1994年3月16日)，美国弗米实验室物理学家发现项夸克。夸克是比质子、中子更微小的物质组成基本粒子。在60年代以前，物理学界认为质子、中子是最小的物质组成粒子。经由实验观测与理论推算，科学家认为夸克应该有6种。（u上夸克、d下夸克、c粲夸克、s奇夸克、t顶夸克、b底夸克）1963年后，科学家陆续发现第4、5种夸克，其中“粲夸克”是由华裔科学家丁肇中领导的研究群在1974年发现。3年后，李德曼领导的研究群又证实“底夸克”的存在。寻找最后一种夸克，便是19年来粒子物理学家努力的方向，只有证实顶夸克的存在，粒子物理学理论才能获得验证。顶夸克的质量超过科学家的推测。顶夸克的质量大约是质子质量的200倍，依照相对论的质量与能量转换公式，以质子对撞方式产生顶夸克，必须使质子以极高的速度运动，速度愈快、能量愈高，碰撞的瞬间才能产生顶夸克。费米实验室的加速器周长有6.3km，使用1000个超导磁铁，把质子与反质子加速到各具有九千亿电子伏特的能量后，进行对撞，平均要1兆次的对撞才可能观察到1次顶夸克。顶夸克出现后，“随即”消失。实验显示，顶夸克出现后，便在1×10-24s（观察者还来不及眨眼的瞬间）衰变成其他粒子。1964年盖尔曼提出了夸克模型，认为介子是由夸克和反夸克所组成，重子是由三个夸克组成。他因此获1969年物理奖。