夸克有多小？

夸克要比10的-18次方米還要小。

物理學家在能達到某一個大小尺度之後，就會規定出某個尺度大小的單位，以便描述相應尺度的物理。往大了說，光年就是宇宙學家在研究宇宙和星系時提出來的一個單位，它的定義是光在一年內走過的距離。往小了說，微米用來描述細菌，空氣塵埃，pm2.5的大小；納米用來描述DNA，病毒等的大小。小到原子級別的時候，我們用埃來表示，1埃等於10的-10米，一個原子的大小一般也就零點幾埃。

為了研究夸克尺度的物理，物理學家們規定出了一種新的單位am，讀作阿米，1阿米等於10的-18次方米的大小，對應的就是夸克的尺度。

圖1. 不同尺度的實體（來源：wiki，Orders of magnitude (length)）

夸克這麼小，我們是怎麼知道他們的大小的呢？

在粒子物理中，一個實體的大小我們是通過它被撞擊的難易程度來衡量的，專業術語叫做「散射截面」，也叫「碰撞截面。」

一個足球的「散射截面」比一個網球更大，而質子的散射截面更要小的多得多，質子的組成部分，夸克和膠子的散射截面比質子還要小。從1992年到2007年，位於德國漢堡的HERA（強子加速器）以非常高的能量撞擊亞原子粒子，直接測量出了夸克和膠子的大小。

根據粒子物理中的理論（標準模型），夸克應該是無限小的。但這並不意味著它不可以被散射。當考慮到一些量子效應時，它會和其它微觀粒子，比如電子發生相互作用，因而存在一定的散射截面，從而對應一個大小。

實驗學家花了很長時間去理解他們的數據，想弄明白夸克和膠子在質子中是怎麼分布的，最後他們給出了夸克大小的一個上限，就是我們上文所提到的10^-18m。

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