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夸克之间的的相互作用力属于电磁力、引力、强相互作用力及弱相互作用力，这四种力的来源是不一样的：1. 引力源于物体质量的相互吸引，两个有质量的物体间就存在引力，物体的质量越大，引力就越大。2. 电磁力是由粒子的电荷产生的，一个粒子可以带正电荷，或者带负电荷，同性电荷相斥，异性电荷相吸。如果一个粒子不带电荷，则不受电磁力的影响，不会感受到排斥力和吸引力。3. 强力主要是把夸克结合在一起的力，所以也叫核力。像电磁力一样，也起源于电荷，不过只是夸克间的电荷，物理学家称之为“颜色电荷”。4. 弱力的作用是改变粒子而不对粒子产生推和拉的效应，像核聚变和核裂变这两个过程都是受弱力支配的。              物质是由原子组成，而原子由原子核和电子组成，原子核又由质子和中子组成，质子和中子又由夸克组成。那么，夸克和电子又是由什么构成的呢？科学家发现，夸克和电子都不可再分了，似乎是没有内部结构的点粒子，因此把它们称为基本粒子。基本粒子是一切物质的基本单元，就像英语里的“字母”一样。 但是，已知的基本粒子并不仅仅是夸克和电子两种，而是多达数百种，而且，每一种基本粒子都有它们的反粒子。我们现在把所有的基本粒子分为三大类，通常称为 “族”：1. 轻子族，包括电子、中微子等；2. 夸克族，包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇异夸克、顶夸克和底夸克这六种夸克和各自的反夸克；3. 媒介粒子族，包括光子、胶子等。非常奇怪的是，除了夸克和电子外，大部分基本粒子都不组成更大的物质结构，例如，中微子总是在宇宙中独来独往，不与其它物质发生相互作用；媒介粒子则只在其它粒子间传递力的作用；还有很多粒子像介子、超子等都极不稳定，通常在极短时间内衰变成其它粒子。我们知道，电子能像地球绕太阳旋转那样绕着原子核运动，但电子能不能也像地球那样进行自转呢？按理说，这是不可能的，因为物体在自转时，其转轴上有一个固定不动的中心点，电子既然是一个点状粒子，那它就不会有什么多余的“中心点”，它的自旋也就无从谈起。但科学家证实，电子仍然像地球那样，既公转，也自转，而且永远地以固定不变的速率旋转，这是电子自身固有的性质，称为“内禀自旋”。而且，所有的基本粒子都有与电子相同的自旋。 然而粒子的自旋与地球自转是不一样的，地球的自转是连续的，粒子的自旋则是间隔性的，也就是说，它的自旋是一跳一跳着进行的。 每一种粒子的所有成员都是相同的，我们不可能把两个电子或者中微子区别开来。而不同种类的粒子则有着明显的不同，其主要区别就在于它们的质量、电荷以及内禀自旋都各不相同。这些基本粒子性质各不相同的原因是什么？它们为什么在不停地自旋？这些不同的粒子还能不能找到更深层的、统一的内部结构？这些问题长期以来都在困扰着科学家们。 为何有四种力？ 进一步的问题就是，这么多不同种类的粒子是如何联系在一起的？假如宇宙是由很多微小的、相互间没有关系的物质微粒组成的，它们中的任何一个都是像被“隔离”的，那么，在这样的一个宇宙中，就会既无恒星，又无行星和生命，只是一个寂寞的、完全没有事件发生的微粒集合。幸运的是，事实并非如此，宇宙中存在着各种类型的力，是它们把散沙般的基本粒子结合在一起，组成了各种各样的物质，并安排了宇宙间的秩序。这些力从本质上都可归结为四种基本力：引力、电磁力、强力和弱力。这四种力的来源是不一样的：1. 引力源于物体质量的相互吸引，两个有质量的物体间就存在引力，物体的质量越大，引力就越大。2. 电磁力是由粒子的电荷产生的，一个粒子可以带正电荷，或者带负电荷，同性电荷相斥，异性电荷相吸。如果一个粒子不带电荷，则不受电磁力的影响，不会感受到排斥力和吸引力。3. 强力主要是把夸克结合在一起的力，所以也叫核力。像电磁力一样，也起源于电荷，不过只是夸克间的电荷，物理学家称之为“颜色电荷”。4. 弱力的作用是改变粒子而不对粒子产生推和拉的效应，像核聚变和核裂变这两个过程都是受弱力支配的。四种力的相对强度以及作用范围都有着巨大的区别。从相对强度上来说，假定以电磁力的强度为一个单位强度，则强力要比这个单位大出100倍，弱力只有 1/1000，引力小到几乎是可以忽略不计的：在微观世界中，它只有电磁力的1040分之一！从作用范围上来说，引力的作用范围是宇宙范围的；电磁力的作用范围在理论上可以达到无限远，但实际上，大多数物体正负电荷相互抵消，其外部都呈电中性；而强力和弱力的作用范围则极小，只能在粒子范围内发生作用 这四种强弱悬殊、性质各异的基本力，完全控制了我们的宇宙。夸克（物理名词）夸克（英语：quark）是一种参与强相互作用的基本粒子，也是构成物质的基本单元。夸克互相结合，形成一种复合粒子，叫强子。强子中最稳定的是质子和中子，它们是构成原子核的单元。由于一种叫“夸克禁闭”的现象，夸克不能够直接被观测到，或是被分离出来，只能够在强子里面找到。基于这个原因，我们对夸克的所知大都是间接的来自对强子的观测。中文名夸克外文名quark理论提出者默里·盖尔曼和G.茨威格名称来源《芬尼根的守灵夜》的词句证实机构斯坦福直线加速器中心（SLAC）被作用力强力、弱力、电磁力、引力上夸克质量1.7 to 3.3（ MeV/c2）下夸克质量4.1 to 5.8（ MeV/c2）粲夸克质量1,270+70−90（ MeV/c2）奇夸克质量101+29−21（ MeV/c2）顶夸克质量172,000±900 ±1,300（ MeV/c2）底夸克质量4,190+180−60（ MeV/c2）种类目前，我们已知的夸克有六种。夸克的种类被称为“味”，它们是上（u）、下（d）、奇（s）、粲（c）、底（b）及顶（t）。上及下夸克的质量是所有夸克中最低的。较重的夸克会通过一个叫粒子衰变的过程，来迅速地变成上或下夸克。粒子衰变是一个从高质量的态变成低质量态的过程。就是由于这个原因，上及下夸克一般来说很稳定，所以它们在宇宙中很常见，而奇、粲、顶及底则只能经由高能粒子的碰撞产生（例如宇宙射线及粒子加速器）并很快衰变。特性夸克有着多种不同的内在特性，包括电荷、色荷、自旋及质量等。在粒子物理的标准模型中，夸克是唯一一种能经受全部四种基本相互作用（电磁、引力、强相互作用及弱相互作用）的基本粒子。另外，夸克也是现在已知唯一一种基本电荷为非整数的粒子。夸克的每一种味都有一种对应的反粒子，叫反夸克，它跟夸克的不同之处只在于它的一些特性跟夸克大小一样但符号不同。由夸克构成的强子根据其自旋可以分为重子（自旋为半奇数）和介子（自旋为整数）。所有的重子，比如质子和中子，都是由三个夸克组成的（反重子则是由三个反夸克组成的）。质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。而所有的介子都是由一对正–反夸克构成。提出上世纪5、60年代实验上观测到200多个强子。因此，探索如此大数目强子可能的内部结构并建立它们的“元素周期表”成为当时粒子物理学家思考的问题。正是这些探索导致了夸克概念的提出。早在1949年，费米（E. Fermi）和杨振宁（C. N. Yang）首先尝试用质子和反质子、中子和反中子等来解释π介子[1] 。但费米–杨模型不能很好地解释奇异粒子，因为p和n都不是奇异粒子，所以由它们也就不可能构成奇异粒子。接着，日本物理学家坂田昌一（S. Sakata）提出了强子的复合模型[2] 。该模型认为所有强子都由三种更为“基本”的粒子所构成，这三种基本粒子是质子、中子和一种奇异粒子亦即Λ粒子。坂田模型在解释强相互作用粒子或又称为强子中的介子家族（如π、Κ）的分类和有关性质上是高度地获得成功的。但是，将坂田模型应用于研究强子中的重子家族，其结果却不很理想。基于当时的一些进展，1964年，美国物理学家默里·盖尔曼和乔治·茨威格各自独立提出了强子的夸克模型 。在这一模型中子、质子这一类强子是由更基本的单元—quark组成的。它们具有分数电荷，是基本电量的+2/3或-1/3倍，自旋为1/2。其空间尺度是微观粒子中最小的，大约小于10的-19次方米。在最初的夸克模型中，用上、下和奇这三种夸克及其反粒子就可以解释当时已发现的强子并且预言了Ω并很快没实验所观测到。夸克模型在建立之初并没有什么能证实夸克存在的物理证据，直到1968年SLAC开发出深度非弹性散射实验为止。目前，实验上已经观测到六味夸克，而最早于1995年在费米实验室被观测到的顶夸克，是最后发现的一种分类参见：粒子物理标准模型粒子物理标准模型是描述所有已知基本粒子的理论框架，同时还包括希格斯（Higgs）玻色子[8-9] [10] 。此模型包含所有目前已知的六种味的夸克。夸克的反粒子叫反夸克，在对应的夸克符号上加一横作为标记，例如`u代表反上夸克。跟一般反物质一样，反夸克跟对应的夸克有着相同的质量、平均寿命及自旋，但两者的电荷及其它荷的符号则相反。夸克的自旋为1⁄2。因此根据自旋统计定理，它们是费米子，遵守泡利不相容原理，即两个相同的费米子不能同时拥有相同的量子态。这一点跟玻色子相反（拥有整数自旋的粒子），在相同的量子态上相同的玻色子没有数量限制。跟轻子不同的是，夸克拥有色荷，因此它们会参与强相互作用。因为这种夸克间吸引力的关系，而形成的复合粒子，叫做“强子”。在强子中决定量子数的夸克叫“价夸克”。除了这些价夸克，任何强子都可以含有无限量的虚（或“海”）夸克、反夸克，及不影响其量子数的胶子。强子分两种：带三个价夸克的重子，及带一个价夸克和一个反价夸克的介子。最常见的重子是质子和中子，它们是构成原子核的基础材料。我们已经知道有很多不同的强子，它们的不同点在于其所含的价夸克及这些内含物所赋予的性质。而含有更多价夸克的“奇特强子”，如四夸克粒子（qqqq）及五夸克粒子（qqqqq），目前仍在理论阶段。尽管实验上已有迹象表明其存在，但是它们的存在仍未被最终证实。（图片解释：标准模型中的粒子有六种是夸克（图中用紫色表示）。左边的三列中，每一列构成物质的一代。）基本费米子被分成三代，每一代由两味轻子和两味夸克组成。第一代有上及下夸克，第二代有奇及粲夸克，而第三代则有顶及底夸克。过去所有搜寻第四代基本粒子的研究均以失败告终，又存在有力的间接证据支持不会有超过三代。代数较高的粒子，一般会有较大的质量及较低的稳定性，于是它们会通过弱相互作用，衰变成代数较低的粒子。在自然中，只有第一代夸克（上及下）是常见的。较重的夸克只能通过高能碰撞来生成（例如宇宙射线），而且它们很快就会衰变；然而，科学家们相信宇宙起源极早期会存有重夸克，那时宇宙处于温度及密度极高的状态（夸克—胶子等离子体时期）。目前，重夸克的实验研究都在人工的环境下进行，例如粒子加速器。由于同时拥有电荷、质量、色荷及味，夸克是唯一一种能经受现代物理全部四种相互作用的已知粒子。对于个别粒子的相互作用而言，除非是在极端的能量（普朗克能量）及距离尺度（普朗克距离）下，引力实在是小得微不足道。另外，由于现时仍没有成功的量子引力理论，所以粒子物理的标准模型并不包含引力。最近，吴岳良发展引力量子场论将引力与电磁、弱和强三种基本相互作用放在平等的地位处理，并在量子场论框架下进行统一描述。关于六种夸克味更完整的概述，可见于下文中的列表。性质编辑电荷夸克的电荷值为分数—基本电荷的+2⁄3倍或-1⁄3倍，随味而定。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”）的电荷则为−1⁄3。反夸克与其所对应的夸克电荷相反：上型反夸克的电荷为−2⁄3，而下型反夸克的电荷则为+1⁄3。由于强子的电荷为组成它的夸克的电荷总和，所以所有强子的电荷均为整数：三个夸克的组合（重子）、三个反夸克（反重子）或一个夸克配一个反夸克（介子）加起来电荷值都是整数。例如，组成原子核的强子—中子和质子—其电荷分别为0及+1。中子由两个下夸克和一个上夸克组成，而质子则由两个上夸克和一个下夸克组成。自旋自旋是基本粒子的一种内禀特性，它的方向是一个重要的自由度。在图像化时，有时它会被视为一个沿着自己的中轴转动的物体（所以名叫“自旋”）。但是由于科学家们认为基本粒子应是点粒子，所以上述这个看法有一定的误导性。自旋可以用矢量来代表，其长度可用约化普朗克常数ћ来量度。量度夸克时，在任何轴上量度自旋的矢量分量结果均为+ħ/2或−ħ/2，因此夸克是一种自旋1⁄2粒子。沿某一轴（惯例上为z轴）上的旋转分量，一般用上箭头↑来代表+1⁄2，下箭头↓来代表−1⁄2，然后在前加上味的符号。例如，一自旋为+1⁄2的上夸克可被写成u↑。弱相互作用夸克只能通过弱相互作用，由一种味转变成另一种味。弱相互作用是粒子物理学的四种基本相互作用之一，它的发现原于对原子核β衰变的研究。任何上型的夸克（上、粲及顶夸克）都可以通过吸收或释放一W玻色子而变成下型的夸克（下、奇及底夸克），反之亦然。这种变味机制正是导致β衰变这种放射过程的原因：在β衰变中，一个中子（n）“分裂”成一个质子（p）、一个`电子（e）及一个反电子中微子（`νe）（见右图）。在β衰变发生时，中子（udd）内的一个下夸克在释放一个虚W玻色子后，随即衰变成一个上夸克，于是中子就变成了质子（uud）。随后W玻色子衰变成一个电子及一个反电子中微子。n   à   p   +   e-   +   `νe   β衰变,重子标记   udd   à   uud   +   e-   +   `νe   β衰变,夸克标记   β衰变及其逆过程“逆β过程”在医学上都有常规性的应用，例如正电子发射计算机断层扫描。这两个过程在高能实验中也有应用，例如中微子探测。图为六种夸克间弱相互作用的强度。线的“深浅”由CKM矩阵的元的大小决定。尽管所有夸克的变味过程都一样，但是每一种夸克都偏向于变成跟自己同一代的另一夸克。所有变味的这种相对趋势，都是由一个数学表来描述，叫卡比博（Cabbibo）-小林（Kobayashi）-益川（Maskawa）矩阵（CKM矩阵）[22-23] 。CKM矩阵内所有数值的大约大小如下[24] ：其中Vij代表一夸克味i变成夸克味j（反之亦然）的可能性。轻子（上图β衰变中在W玻色子右边的粒子）也有一个等效的弱相互作用矩阵，叫庞蒂科夫（Pontecorvo）-牧（Maki）-[25] 中川（Nakagawa）-坂田（Sakata）矩阵（PMNS矩阵）。PMNS矩阵及CKM矩阵合起来能够描述所有味变，但两者间的关系并不明朗。强相互作用与色荷夸克有一种叫“色荷”的性质。色荷共分三种，可任意标示为“蓝”、“绿”及“红”。每一种色荷都有其对应的反色荷—“反蓝”、“反绿”及“反红”。每一个夸克都带一种色，而每一个反夸克则带一种反色。掌管夸克之间相互作用的系统是由三种色的各种不同组合所负责，叫强相互作用，它是由一种叫胶子的规范玻色子所传递的。下文中将对胶子做更详细的讨论。描述强相互作用的理论叫量子色动力学（QCD）。一个带有某种色荷的夸克，可以和一个带对应反色荷的反夸克，一起生成一个束缚系统；三个（反）色荷各异的（反）夸克，也就是三种色各取一种，同样也可以束缚在一起形成束缚态。两个互相吸引的夸克会得到色中性：一个夸克带色荷ξ与一个带色荷−ξ的反夸克结合后形成色荷为零（或“白”色）的无色介子。跟基本光学的颜色叠加一样，把三个色荷互不相同的夸克或三个这样的反夸克组合在一起，就会同样地得到“白”的色荷，成为一个无色的重子或反重子。在现代粒子物理学中，联系粒子相互作用的是一种叫规范对称的局域对称群（见规范场论）。色对称性SU(3)（一般简写成SU(3)c）是夸克色荷的规范对称群，也是描述量子色动力学的对称群[26-27] 。物理学定律不受空间方向（如x、y及z）所限，即使坐标轴旋转到一个新方向定律依然不变。量子色动力学的物理也一样，不受三维色空间的方向影响。色空间的三个方向分别为蓝、红和绿。SU(3)c的色变与色空间的“旋转”相对应（数学上，色空间是复数空间）。每一种夸克味f下面都有三种小分类fB、fG和fR，对应三种夸克色--蓝、绿和红。它们形成一个三重态：一个有三个分量的量子场，并且在变换时遵从SU(3)c的基础表示。这个时候SU(3)c应是局部的。换句话说，就是容许变换随空间及时间而定。所以说，这个局部表示决定了强相互作用的性质，尤其是有八种载力的胶子这一点。质量在提及夸克质量时，需要用到两个词：一个是“夸克质量”（对轻夸克也称为“流夸克质量”），即在电弱对称破缺后夸克获得的质量；另一个是“组份夸克质量”，它是夸克质量加上其周围胶子场强作用而形成的质量（对于轻夸克，它是流夸克质量加上胶子场强相互作用产生动力学对称破缺后获得的质量[28] 。这两个质量的数值一般相差甚远。一个强子中的大部份的质量都属于把夸克束缚起来的胶子，而不是夸克本身。尽管胶子的质量为零，它们拥有相互作用能—更准确地说应为量子色动力学产生的束缚能—就是它把夸克结合成强子所提供的能量。例如，一个质子的质量约为938 MeV/C2，其中三个价夸克大概只有11 MeV/c2，其余大部份质量都可以归咎于胶子强相互作用产生的束缚能。标准模型假定所有基本粒子的质量都是来自希格斯（Higgs）机制的对称破缺[29-32] ，而这个机制跟在2013年被欧洲核子研究中心确定发现的希格斯玻色子有关系[24] 。顶夸克有着很大的质量，一个顶夸克大约跟一个金原子核一样重（~173 GeV/c2）[24] ，而透过研究为什么顶夸克的质量那么大，物理学家希望能找到更多有关夸克及其他基本粒子的质量来源。性质列表下表总结了六种夸克的主要性质。每种夸克味都有自己的一组味量子数（同位旋（I3）、粲数（C）、奇异数（S）、顶数（T）及底数（B′）），它们代表着夸克系统及强子的一些特性。因为重子由三个夸克组成，所以所有夸克的重子数（B）均为+1/3。反夸克的情况，其电荷（Q）及其它味量子数（B、I3、C、S、T及B′）都跟夸克的差一个正负号。质量和总角动量（J；相等于点粒子的自旋）不会因为反粒子而变号。名称   符号   质量(MeV/c2)   J   B   Q   I3   C   S   T   B′   反粒子   上   u   1.7 –3.3   1/2   +1/3   +2/3   +1/2   0   0   0   0   反上   下   d   4.1 –5.8   1/2   +1/3   -1/3   -1/2   0   0   0   0   反下   粲   c   1,270+70-90   1/2   +1/3   +2/3   +1   0   0   0   反粲   奇   s   101+29-21   1/2   +1/3   -1/3   0   -1   0   0   反奇   顶   t   172,000+900-1,300   1/2   +1/3   +2/3   0   0   +1   0   反顶   底   b   4,190+180-60   1/2   +1/3   -1/3   0   0   0   -1   反底   发现研究编辑目前，人们相信1995年发现的第六种“顶夸克”是最后一种夸克。它的发现令科学家得出有关夸克的完整图像，有助研究在宇宙大爆炸之初少于一秒之内宇宙如何演化，因为大爆炸最初产生的高热会产生顶夸克粒子。研究显示，有些恒星在演化末期可能会变成“夸克星”。当星体抵受不住自身的万有引力不断收缩时，密度大增会把夸克挤出来，最终一个太阳大小的星体可能会萎缩到只有七、八公里那么大，但仍会发光。夸克理论认为，夸克都是被囚禁在粒子内部的，不存在单独的夸克。一些人据此提出反对意见，认为夸克不是真实存在的。然而夸克理论做出的几乎所有预言都与实验测量符合的很好，因此大部分研究者相信夸克理论是正确的。1997年，俄国物理学家戴阿科诺夫（D. Diakonov）等人预测，存在一种由五个夸克（pentaquark）组成的包含奇夸克的粒子，质量比氢原子大50%[33] 。2001年，日本物理学家在SP环－8加速器上用伽马射线轰击一片塑料时，发现了五夸克粒子存在的证据[34] 。随后得到了美国托马斯·杰裴逊国家加速器实验室[35] 和莫斯科理论和实验物理研究所[36] 的物理学家们的证实。这种五夸克粒子是由2个上夸克、2个下夸克和一个反奇异夸克组成的，它并不违背粒子物理的标准模型。这是第一次发现多于3个夸克组成的粒子。研究人员认为，这种粒子可能仅是“五夸克”粒子家族中第一个被发现的成员，还有可能存在由4个或6个夸克组成的粒子。尽管在这之后有其它的几个实验组宣称发现了pentaquark的证据。但是越来越多地高能的实验组及其数据中，包括使用轻子对撞器如德国 DESY 的 ZEUS 实验，以及日本 KEK 的 Belle 与美国 SLAC 的 BaBar 两大 B介子工厂实验、以及使用强子对撞器的美国费米实验室中的 CDF 与 DÆ实验，都没有观测到应该存在的证据。综合目前的实验进展，含有奇夸克的五夸克态存在的可能性已经非常小。春天八号（Spring-8）计划再次提升其效能，获取更大量的实验数据，来进行统计上的确认。尽管含有奇夸克的五夸克态存在的可能性很低，但是最近LHCb合作组的分析表明含有一对正反粲夸克的五夸克态的存在性非常大[37] 。发现过程编辑机遇19世纪接近尾声的时候，玛丽·居里（Marie Curie）打开了原子的大门，证明原子不是物质的最小粒子[38-39] 。很快科学家就发现了两种亚原子粒子：电子和质子。1932年，詹姆斯·查德威克（James Chadwick）发现了中子，这次科学家们又认为发现了最小粒子[40-41] 。20世纪30年代中期发明了粒子加速器从而有能力将带电带电粒子加速到及高能量进行碰撞。20世纪50年代，唐纳德·格拉泽（Donald Glaser）发明了“气泡室”，将亚原子粒子加速到接近光速，然后抛出这个充满氢气的低压气泡室。这些粒子碰撞到氢原子核后会产生出一群陌生的新粒子。这些粒子从碰撞点扩散时，都会留下一个极其微小的气泡，暴露了它们的踪迹。科学家无法看到粒子本身，却可以看到这些气泡的踪迹。通过气泡室图像，科学家可以估测每个粒子的大小、电荷、运动方向和速度，但是却无法确定它们的身份。到1958年，有近100个名字被用来鉴别和描述这些探测到的新粒子。提出者夸克的提出者之一默里·盖尔曼（Murray Gell-Mann）1929年09月15日出生于美国纽约的一个犹太家庭里。童年时就对科学有浓厚兴趣，14岁进入耶鲁大学，1948年获学士学位后转麻省理工学院，三年后获博士学位，年仅22岁。1951年盖尔曼到普林斯顿大学高等研究所工作。1953年到芝加哥大学当讲师。参加到以费米为核心的研究集体之中，1955年盖尔曼到加州理工学院当理论物理学副教授，年后升正教授，成为加州理工学院最年轻的终身教授。夸克的另一位提出者是乔治·茨威格（George Zweig）生于俄罗斯莫斯科一犹太家庭，原本要在理查德·费曼的指导下成为粒子物理学家，但后来转往研究神经生物学。他在洛斯阿拉莫斯国家实验室及麻省理工学院任职科学研究员，但于2004年转投金融行业。茨威格夸克的提出者盖尔曼推断假设盖尔曼认为，如果应用关于自然的几种基本概念，就可能会弄清楚当时发现的百余种粒子。他先假定自然是简单、对称的。他还假定像所有其它自然界中的物质和力一样，这些亚原子粒子是守恒的（即质量、能量和电荷在碰撞中没有丢失，而是保存了下来）。用这些理论作指导，盖尔曼开始对原子核分裂时的反应进行分类和简化处理。他创造了一种新的测量方法，称为“奇异性（strangeness）”。这个词是他从量子物理学引入的。奇异性可以测量到每个粒子的量子态。他还假设奇异性在每次反应中都被保存了下来。目前我们对物质的结构的认识建立模型盖尔曼发现自己可以建立起原子核分裂或者合成的简单反应模式。但是有几个模式似乎并不遵循守恒定律。之后他意识到如果质子和中子不是基本物质，而是由3个更小的粒子构成，那么他就可以使所有的碰撞反应都遵循简单的守恒定律了。

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