姗姗来迟的“顶夸克”

黄德揆

去年初，美国著名的费米实验室宣布：有充分的证据表明，他们发现了科学界企盼了许多年的顶夸克。顶夸克是夸克家族中的巨人，其质量竟与金原子差不多，几乎是质子质量的200倍。迄今为止，科学界预言的6种夸克：上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克已全部被发现。这不仅使盖尔曼、兹韦格在30年前提出的夸克理论有了个完满结局，同时又使人们对物质结构、对宇宙早期状态的认识，有了新的飞跃。很明显，夸克，特别是顶夸克的发现，对物理学的未来，将产生深远的影响。

夸克之由来

现在我们知道夸克是物质组成的基本粒子。就人类目前能达到的认识水平看，夸克也是不能再分割的基本粒子了。但是在本世纪60年代以前，物理学界不是这样认为的，那时都把质子、中子等强子当做最小的物质微粒。不过也有人持不同意见，例如1949年，著名物理学家费米与杨振宁认为，核子才是最小的物质物粒。到本世纪50年代末，盖尔曼学习了杨振宁和米尔斯共同提出的“杨一密尔斯规范场”理论，仿照门捷列夫排列元素周期表的做法，将当时所知道的100多种基本粒子排成一个表。结果发现，这些基本粒子都可以归纳为3种带分数电荷的新粒子的组合，盖尔曼称这3种新粒子为上夸克、下夸克和奇夸克。在此同时，另一名美国科学家兹维克也提出了相同理论。

从上面的介绍我们不难看出，盖尔曼在解释未知现象时，虚构了“夸克”粒子，至于它是否存在，也没有多少人相信。……