下夸克是組成質子和中子的兩種夸克之一，另一種是上夸克。目前沒有任何實驗測量過它的大小，因此上方顯示的數字並非實測值。實驗只能確定，如果夸克真的有大小，也不會超過質子寬度的約兩千分之一。

大小

大小顯示為8介米。1介米等於10⁻²¹公尺，也就是十億分之一乘以十億分之一，再乘以千分之一公尺。10⁻²¹表示1除以一個後面接21個零的數。目前沒有任何實驗測量過任何一種夸克的大小。

為了尋找夸克的大小，物理學家會將粒子射向靶材，觀察它們反彈的情形。在HERA加速器上，ZEUS實驗讓電子與質子對撞，結果沒有發現質子內部的夸克具有任何大小的跡象。2016年，該實驗報告，夸克的半徑必須小於4.3 × 10⁻¹⁹公尺。這表示夸克的寬度小於約8.6 × 10⁻¹⁹公尺。

這個數字是一個上限，不是實際大小，大約是本站所採用的8介米這個數字的110倍。因此，實驗雖然沒有排除本站所採用的數字，但也沒有任何證據支持它。

大小比較

質子的寬度大約是1.7飛米（1.7 × 10⁻¹⁵公尺），大約是實驗所容許夸克最大寬度的2000倍。
如果把處於這個上限的夸克放大到籃球的大小（直徑約24公分），質子的寬度大約會是470公尺。
在同樣的縮放比例下，氫原子的寬度大約會是3萬公里，超過地球寬度的兩倍。
大約1.2億個處於這個上限的夸克並排排列，就能跨越一個氫原子的寬度，也就是大約0.1奈米（十億分之一公尺的十分之一）寬。

下夸克如何轉變

單獨存在、脫離原子核的中子並不穩定，平均只能維持大約15分鐘，之後就會衰變成一個質子、一個電子，以及一個反微中子——也就是微中子的反物質對應粒子。這個過程稱為貝他衰變。

中子由一個上夸克和兩個下夸克組成，質子則由兩個上夸克和一個下夸克組成。在貝他衰變中，弱力會把中子裡的一個下夸克轉變成上夸克。中子會放出一個W玻色子——一種傳遞弱力的粒子，接著W玻色子會轉變成電子和反微中子。

下夸克帶有質子電荷的−1/3，上夸克則帶有+2/3。這次轉變讓夸克的電荷增加了1，電子的−1電荷則抵消了這個變化。

夸克如何被發現

1950年代，物理學家發現了大量新粒子，並試圖從中找出規律。1964年，有人提出了夸克的概念，當時共有三種：上夸克、下夸克和奇夸克。物理學家默里·蓋爾曼為夸克命名。多年來始終沒有人真正找到夸克，許多物理學家一度認為夸克只是數學上的構想。

最早的跡象來自SLAC（史丹佛直線加速器中心）與MIT（麻省理工學院）的物理學家於1967年展開的實驗。他們讓電子沿著一座長約3.2公里的加速器加速，再射向質子和中子。結果有遠比預期更多的電子以大角度反彈回來，顯示質子和中子內部存在微小而堅硬的顆粒。傑羅姆·弗里德曼、亨利·肯德爾與理查·泰勒因這項研究共同獲得1990年諾貝爾物理學獎。

參考資料

Summary Tables: Quarks. Particle Data Group, 2025.
Summary Tables: Baryons. Particle Data Group, 2025.
Limits on the effective quark radius from inclusive ep scattering at HERA. H. Abramowicz et al. (ZEUS Collaboration), Physics Letters B, 2016.
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The Standard Model. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
The Z boson. CERN.
DOE Explains: Quarks and Gluons. U.S. Department of Energy, Office of Science.
The Nobel Prize in Physics 1990: Press release. Royal Swedish Academy of Sciences, 1990.
SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures.
Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
Bohr radius. NIST CODATA, 2022.
Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.
Earth Fact Sheet. NASA, 2024.

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