夸克模型

在粒子物理學上，夸克模型（英語：Quark Model）是一種根據強子內價夸克種類的強子分類方案，而價夸克就是強子內的夸克和反夸克，它們是強子量子數的源頭。夸克是“SU(3)味對稱”或八重道的基礎，這個分類方案成功將1950至60年代所發現的的大量較輕的強子妥當編組。它在1960年代後期得到了實驗確認，至今仍是一套既正確又有效的分類法。夸克模型在1964年分別由默里·蓋爾曼和喬治·茨威格獨立提出（另見）。時至今日，夸克模型已被標準模型所吸收，並成為了它的一部分，標準模型指的是已確立的強相互作用和弱電相互作用的量子場論。

強子並不“基本”，並可被視為“價夸克”及其反夸克的束縛態，而“價夸克”及其反夸克就是強子量子數的源頭。這些量子數是識彆強子的標籤，可分為兩種。一種從龐加萊對稱而來，其中和分別代表總角動量、宇稱和電荷共軛對稱。

在新的實驗技巧發現出許多粒子后，開發分類方案便成了一個及時的問題，因為不可能這麼多粒子全都是基本粒子。這些發現使得沃爾夫岡·泡利驚呼：“要是早知道會這樣，我就從事植物學研究算了”，而恩里科·費米則對學生利昂·萊德曼說：“年輕人呀，如果我能記住所有粒子的名字，那麼我就是植物學家了。”這些新的實驗方案為實驗物理學家們贏得了諾貝爾獎，當中包括在這些許多開發前端的路易斯·阿爾瓦雷茨。用較少的構成物來把強子構建成束縛態就可以把手上的“動物園”妥當編組。之前的幾個提案，例如恩里科·費米和楊振寧的（1949年），還有坂田昌一的坂田模型（1956年），都能夠讓人滿意地將介子分類，但卻無法應付重子，因此並不能解釋所有實驗數據。

由默里·蓋爾曼和西島和彥所提出的蓋爾曼-西島關係，使得蓋爾曼發明了八重道的分類，當中還包括了尤瓦勒·內埃曼於1961年的獨立重要貢獻。強子分為表示多重態、八重態和十重態，由於強相互作用的關係，所以各態中的強子質量大致相同。蓋爾曼-大久保質量公式將強子多重態中各粒子細小的質量差異定量，由的明顯對稱性破缺所控制。

蓋爾曼和獨立的喬治·茨威格最終在1964年辨識出八重道所隱藏的。他們假定了基本費米子構成物的存在，它當時尚未被觀測到，可能以後都不會看到它的自由形態，而它用一種既經濟又緊密的方式優雅地了編寫了八重道的基礎，使強子分類變得更加簡單。當時強子的質量差異被視為是組夸克質量的結果。

人類在此之後還花了十年才對這些夸克意想不到的性質——和物理現實（見夸克）——更加地了解。它們違反直覺地永遠不能被分開觀測（夸克禁閉），但它們一直與其他夸克結合來形成整套強子，然後向外界提供大量關於被囚夸克本身的信息。相反地，夸克在量子色動力學中扮演著定義的角色，量子色動力學是負責完全描述強相互作用的理論；而八重道現在則被理解成由最輕的三種夸克味對稱結構的結果。

雖然夸克模型可由量子色動力學理論中推導出來，但是強子的結構卻比模型所能容許的要複雜得多。所有強子的完全量子力學波函數必須包括虛夸克對和虛膠子對，同時亦要容許多種混合。可能有強子位處夸克模型之外。這樣的粒子包括膠球（只含有價膠子）、混合粒子（含有價膠子和夸克）和“奇異強子”（包括四夸克態和五夸克態）。

• 次原子粒子

• 強子、介子、重子和夸克

• 奇異強子：奇異重子

• 量子色動力學和味(粒子物理學)