在很長一段時間里，科學家都認為中子和質子不可再分，1964年，美國物理學家默里·蓋爾曼和G.茨威格各自獨立提出了中子、質子這一類強子是由更基本的單元——Quark組成的，中文就是我們常說的夸克。

它們具有分數電荷，是基本電量的2/3或-1/3倍，自旋為1/2。夸克一詞是蓋爾曼取自詹姆斯·喬埃斯的小說《芬尼根徹夜祭》的詞句“向麥克老大三呼夸克（Three quarks for Muster Mark）”。

截止目前為止，科學家共發現了12種味（(味指一種基本粒子的種類)夸克，包括上夸克 (u)、下夸克 (d)、奇夸克 (s)、粲夸克 (c)、底夸克 (b)、頂夸克 (t)，及它們對應的 6 種味反粒子。

夸克還具有三種“色”的特性，因為在重子由 3 個夸克組成的圖像上明顯存在 著“自旋和統計對稱性之間的矛盾”。并且要正確解釋π介子衰變到雙光子的衰變幾率和 高能 + -湮滅到各種強子的總截面都需要乘上因子“3”，所以為解決這個因子的問題，重新引入了一個量子數。這個新的量子數稱為“顏色”。

色與粒子的電荷呈類比關系，分別是紅、綠和藍。夸克的“色”與視覺上的色彩無關，而僅僅是對于一種表現上幾乎不超過原子核大小范圍的性質的一項奇特名稱。“色”這個詞單純是因為色的電荷有三種類型，類比于三原色，它形象地比喻夸克本身的一種物理屬性。

科學家認為，一般物質是沒有“色”的，組成重子的三種夸克的“顏色”分別為紅、綠和藍，因此疊加在一起就成了無色的。因此如果計入6種味和3種色的屬性，共有18種夸克，另有它們對應的18種反夸克。

那么夸克是如何組合在一起形成復合粒子的呢？就好像我們做房子一樣，是什么讓磚頭緊緊黏合在一起呢？我們都知道是水泥。

膠子就充當了水泥的功勞，眾所周知，膠子是一種負責傳遞強力相互作用的玻色子。它們把夸克捆綁在一起，使之形成質子、中子及其他強子，所以，在每一個質子和中子內部，都有夸克和膠子，膠子是維持原子核穩定的重要一環。

已經發現的所有重子（質子和中子都是屬于重子）都是由三個夸克組成的，反重子則是由三個相應的反夸克組成的。

除此之外，科學家還發現了2夸克態，從量子色動力學（CDE）原理來看，宇宙還存在6夸克態、5夸克態的粒子。

那么宇宙有沒有單獨存在的夸克呢？答案是沒有，夸克理論認為，夸克都是被囚禁在粒子內部的，不存在單獨的夸克。

科學家嘗試用對撞機撞開質子的時候，就遇到了一個難題，科學家發現質子中有個三不同的折射角，這其實意味著這當中有三個比質子更小的粒子存在，這就是夸克存在的證據。

但是，無論我們用什么辦法去撞質子，都沒有辦法找到這些自由狀態下的更小的粒子。夸克被一種神秘的力量緊緊束縛在了質子內部，無法以自由狀態存在。

科學家曾經嘗試過拿介子來獲得自由存在的夸克，介子是一種很奇妙的復合粒子，π+介子、π-介子都是由一個夸克和一個反夸克組成的，

科學家試著把這兩個夸克拉開。他們認為只要用足夠的力，來抵消強力，也許你就能把這兩個粒子扯開，并分離出帶顏色的電荷和自由夸克。強力（強相互作用）是宇宙四大基本相互作用最強的一種，是核子（質子或中子）之間的核力，它是使核子結合成原子核的相互作用。

但是在實踐中卻失敗了。一旦你在試圖把這兩個粒子分開的過程中輸入一定的能量，真空中就會自發地創造出一個反夸克/夸克對(通過愛因斯坦的E = mc^2)。在你試圖把這些粒子拉開的過程中，科學家自發地創造了兩個介子，而之前只有一個介子。

之所以會失敗，科學家發現這和強力的性質有關，這種性質叫“漸近自由”。早在上個世紀30年代，物理學家畢約肯首先猜測在核子的深度非彈性散射下會有“標度不變現象”，即本來 兩個具有質量量綱變量的函數退化為一個無量綱變量的函數的現象。該假想不久就被美 國斯坦福電子加速器中心(SLAC)的電子在核子上證實。而這種“標度不變現象”意味著在核子中夸克其實是自由的。

上世紀70年代初的“深度非彈”實驗中“漸近自由”現象被觀測到，1973年6月，兩篇證明強相互作用的規范理論具有“漸近自由”特性的論文橫空出世，比肩發表在美國物理學會的《物理評論快報》期刊上。

前一篇論文的作者是普林斯頓大學的大衛·格羅斯（David Gross）和他的博士生弗蘭克·韋爾切克（Frank Wilczek），而后一篇論文的作者是哈佛大學的博士生大衛·波利策（David Politzer）。三個人因此分享了2004年度的諾貝爾物理學獎。

“漸近自由”指的是夸克之間的強相互作用與人們從引力和電磁吸引力所獲得的直覺相反，距離越近，力越弱；距離越遠，力越強。當兩個夸克之間的距離小到一定程度（或者能量高到一定程度）時，它們彼此差不多是自由的；而當它們的距離逐漸增大（或者能量逐漸降低）時，束縛它們的吸引力會變得越來越強，以至于兩者根本脫離不開。這正像橡皮筋一樣，拉得愈長彈回的強度愈大，永遠束縛在一起。

簡單來說，就是在粒子之中，三個夸克可以自由自在地玩耍，強力對它們的影響微乎其微，但是它們一旦想要脫離粒子的束縛，踏出一定的范圍，強力作用就會加強，將它們囚禁在粒子之中。

在高能量下(對應于較小的距離)，強作用力的相互作用強度降為零。在很遠的地方，它增長得很快。這一思想被稱為“漸近自由”，它已被實驗證實是非常精確的。

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這種現象也被稱為之“色禁閉”（color confinement），因為帶有顏色的夸克和膠子就像被囚禁在整體無色的“牢籠”里面。

“漸近自由”也意味著每個夸克都無法孤立存在，所以在自然界看不到單個夸克，或者說強子具有“夸克禁閉”的特征。

雖然“漸近自由”理論提出許多年，但是還有一些疑問并沒有徹底揭開，目前在量子色動力學框架中，雖然定性地解釋了夸克緊閉在強子內部的結構圖像，但是要想定量地解釋夸克囚禁疑難和強子結構圖像仍是高能物理中的一大難題。

目前比較活躍的 格點量子色動力學正試圖去解決這一難題，但是由于格點規范理論本質上是非圍繞理論，其理論 方法不依賴于相互作用的強弱，所以首先必須想求得強相互作用的全部解，而目前為止，還沒有辦法做到。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的宇宙为什么没有单独存在的夸克，强行将夸克拉出来会怎样？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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