文/莫斯柯維茨(Clara Moskowitz)
想像你有一座顯微鏡,可以讓你近距離看到單一顆原子。假設這顆原子是氫原子──原子中最小的那一種。當你一直放大,穿越了在外層繞行的電子,你會看到原子核,就氫原子來說,只是一顆質子。高中物理教你,質子內有三個稱為夸克的基本粒子──兩個上夸克與一個下夸克。但質子內部其實更加複雜,物理學家仍然在探究質子的內部結構,想弄清楚它的組成單元究竟如何合併起來,產生出質量、自旋與其他性質。
質子內有三個夸克的這個基本圖像,其實僅涉及所謂的「價夸克」(valence quark),這種夸克漂浮在一個波濤洶湧的「海」上頭,這個「海」是由夸克與反夸克(夸克的反粒子)以及把這些夸克黏在一起的「膠子」(gluon)所形成的。質子內部的夸克與膠子總數總是在變化:一對對夸克與反夸克不停創生又湮滅,膠子也會不停分裂、增加,尤其是當質子的速度增加了。基本上這是一片混沌。在自然界四種基本交互作用力之中,威力最強大的強作用力把這一團混亂限制在質子與中子之內──除了有些時刻並不是這樣。
(科學人授權刊在於明道中學APP,原文於〈太初湯——夸克膠子電漿〉)