夸克尺度小于1×10⁻¹⁹米,典型估算值为1×10⁻¹⁸米,是标准模型中参与强、弱、电磁相互作用的基本费米子,具分数电荷、色荷及禁闭特性。

如果您想了解夸克这一基本粒子的物理尺度及其本质属性,则需从实验测定与理论定义两方面入手。以下是关于夸克尺寸与性质的详细说明:
一、1夸克的长度量级
目前实验尚未直接测得夸克的精确半径,因其被强相互作用永久禁闭在强子内部,无法孤立存在;但高能散射实验给出其尺寸上限。主流粒子物理共识认为,夸克的尺度小于1×10⁻¹⁹ 米,部分文献采用1×10⁻¹⁸ 米作为典型估算值用于数量级计算。
1、将1毫米换算为米:1 mm = 10⁻³ m。
2、已知1毫米约等于10¹⁵个夸克并排宽度,由此反推单个夸克长度约为10⁻³ m ÷ 10¹⁵ = 1×10⁻¹⁸ 米。
3、对比幺米(yoctometer, 1 ym = 10⁻²⁴ m),可知夸克虽小,但仍比幺米大六个数量级。
二、夸克的基本粒子属性
夸克不是由更小成分构成的复合体,而是标准模型中确认的基本费米子,参与全部四种基本相互作用中的三种(强、弱、电磁),不参与引力主导的宏观效应。其存在通过深度非弹性散射等实验证实。
1、夸克具有分数电荷:上型夸克(u, c, t)电荷为+2/3 e,下型夸克(d, s, b)电荷为−1/3 e,其中e为元电荷。
2、所有已观测强子(如质子、中子、π介子)均由两个或三个夸克通过胶子传递强相互作用束缚而成。
3、自由夸克从未被单独探测到,此现象称为“夸克禁闭”,是量子色动力学(QCD)的核心预言之一。
三、夸克与其他基本粒子的关系
在标准模型框架下,夸克与轻子(如电子、中微子)同属基本费米子,但二者作用方式不同:轻子不参与强相互作用,而夸克必须参与。这种区分决定了物质结构的层级——原子核由夸克构成的质子和中子组成,而核外电子属于轻子。
1、质子由两个上夸克和一个下夸克(uud)组成,总电荷为 +2/3 + 2/3 − 1/3 = +1 e。
2、中子由一个上夸克和两个下夸克(udd)组成,总电荷为 +2/3 − 1/3 − 1/3 = 0 e。
3、每种夸克还携带一种名为“色荷”的量子数(红、绿、蓝),该属性是强相互作用的源,与日常颜色无关。











