科學家計算出三個最輕夸克質量
據美國物理學家組織網5月4日(北京時間)報道，美國科學家以超細微的誤差幅度成功計算出了三個最輕的夸克——上夸克、下夸克和奇異夸克的質量。此項研究將夸克質量的誤差幅度從10—20倍降低到了百分之幾。相關研究發表在最新一期《物理評論快報》上。
有科學家認為，所有的亞原子粒子都由三個夸克組成，夸克是組成質子和中子的基本粒子。質子由兩個上夸克和一個下夸克組成；中子由兩個下夸克和一個上夸克組成。夸克本身“體態輕盈”，非常難以“捉摸”。
100多年前，科學家就知道了質子的質量，但是要獲取質子內的單個夸克的質量一直是困擾科學界的一個難題。夸克存在于與其他夸克、反夸克以及膠子(一種理論上假設的無質量的粒子)等粒子組成的“夸克湯”中，經由強作用力混雜在一起，由于它們之間的作用力太過強大，以至于科學家很難將夸克隔離開來單獨研究。
美國康奈爾大學文理學院院長彼得·勒佩吉解釋說，為了確定夸克的質量，首先必須充分了解它們之間的強作用力。研究人員利用大型超級計算機來解決這個問題。超級計算機使科學家得以模擬質子等基本粒子中的夸克和膠子的“言行舉止”。
勒佩吉表示，夸克之間的質量差異大得驚人。最輕的是上夸克，其質量只有一個質子的1/470；最重的是頂夸克，其質量是質子的180倍，與整個鉛原子的質量差不多。
勒佩吉研究團隊最終成功計算出了三個最輕的也因而最難捉摸的夸克的質量。上夸克的質量約為2兆電子伏(MeV，能量單位)；下夸克的質量約為4.8兆電子伏；奇異夸克的質量約為92兆電子伏。
勒佩吉稱，它們的質量為什么會有如此大的差別，目前依然是理論物理學面臨的巨大難題之一。事實上，連夸克為什么有質量也還是個未解之謎，或許歐洲大型強子對撞機(LHC)可以告訴人們答案。
