图片来自网络
关于中微子曾有一个轰动世界的新闻。2011 年9 月，意大利格兰萨索国家实验室公布“中微子运动速度超光速”的试验结果，引起世界震动。不过在2012 年6 月8 日，该实验室宣布撤销此项试验结果，原来是因为试验装置存在光缆连接问题而导致测量误差。真是虚惊一场。
17.3 世界的基石：夸克
1930 年以后，科学家们开始制造粒子加速器（图17-2）。加速器是用电磁场把带电粒子加速到高能高速的装置，它是探测微观粒子的有力武器。在这里，带电粒子被加速到极高的速度，然后与其他粒子或其他物体发生剧烈的碰撞，连原子核都能被撞个粉碎，于是最基本的粒子都被撞了出来。
图17-2 欧洲核子研究中心的大型强子对撞机周长26.66km，是世界上最大的粒子加速器
加速器可以是直线形的，也可以是环形的。在环形的加速器里，专门有磁场将粒子逼到环形轨道上去。随着加速器能量的不断提高，人类对微观物质世界的认识也逐步深入，粒子物理研究取得了巨大的成就。
质子和中子因为存在强相互作用才能结合成稳定的原子核，人们把150可以直接参与强相互作用的粒子称为“强子”。在加速器的作用下，人们竟找到了200 多种强子，如果再加上它们的反粒子，就有400 多种。这实在是太多了，人们不禁怀疑，自然界用得着这么多基本粒子吗？ 1964年，美国科学家盖尔曼提出强子不是基本粒子，而是由更基本的粒子——夸克组成的观点，并发展了相关的理论（注：夸克这一名字是盖尔曼起的，他从詹姆斯·乔伊斯的小说《芬尼根彻夜祭》中找到一句话：“Three quarks for Muster Mark!”于是，“quark”这个与科学没有任何关系的词就成了现代科学中最时髦的一个词）。
夸克的思想是吸引人的，可一些物理学家最初并不愿意接受它，他们认为夸克“结构”只是一种数学技巧。但在实验面前，他们不得不承认盖尔曼是对的。质子和中子的高速碰撞实验表明，它们都是由更小的粒子构成的，这些粒子就是夸克。因为对夸克的研究，盖尔曼获得1969年的诺贝尔奖。
图片来自网络
夸克和电子的体积是最困扰我的一个问题。华裔诺贝尔奖得主、粒子物理学家丁肇中在演讲中多次提到，从理论上来讲，夸克和电子都是点粒子，其直径或体积应该为零。他在实验中测出电子直径至少是小于10−19m 的，但是我的头脑中实在无法想象体积为零的粒子是一个什么图像。也许只能这么理解：既然它们没有内部结构，那就应该没有体积（不过超弦理论已经打破了这种点粒子的观点，以后章节将会详述）。
宇宙中存在有6 种不同类型的夸克，我们分别将之称为上、下、奇、粲、底、顶夸克。每种夸克都带有3 种“色荷”——红、绿、蓝。当然，所谓这些颜色仅仅只是借用红、绿、蓝这三个词而已，并非夸克真的有颜色。色荷可以和电荷类比，就像电荷有正、负两种类型一样，色荷有红、绿、蓝三种类型。由于夸克有6 种类型，每种类型有3 种“颜色”，所以共有18 种夸克。
夸克的色荷在强相互作用中守恒，因此，色荷是强力的源。两个夸克之间通过交换“胶子”而发生强相互作用。
图片来自网络
由三个夸克组合成的粒子称为“重子”，质子和中子就是重子。每个重子都是由3 个夸克组成，同时每一个夸克都各具有一种颜色。当三个夸克组合在一起时，红、绿、蓝相互抵消，变成“无色”，色荷守恒，于是他们就结合在一起了。
由一个夸克和一个反夸克组成的粒子叫“介子”。比如红色夸克和反红色夸克结合，红色和反红色相互抵消，也变成“无色”的介子。重子和介子一起被合称为强子。
夸克的电荷是分数。上、粲及顶夸克（这三种叫“上型夸克”）的电荷为 2⁄3，而下、奇及底夸克（这三种叫“下型夸克”）的则为−1⁄3。
一个质子里包含有两个上夸克和一个下夸克（见图17-3（a）），而一个中子里则是包含着两个下夸克和一个上夸克（见图17-3（b））。所以质子的电荷为 1，而中子的电荷为0。
