「什麼是物質世界最基本的結構？」這個問題，一直驅使人類對微小世界不斷的進行探索。從對各種不同元素的週期表分類，進而發現原子結構是由中心帶正電的原子核和外層環繞的負電子所組成，其中原子核則是由更小的質子和中子構成，從此物理學的研究，進入了費米(10-15m)尺度的量子(quantum)世界。1950年代，隨著高能量加速器的興建，許多類似「質子」、「中子」的次原子粒子陸續被發現，意味著這些粒子們的內部可能還有更基本的結構。

日本播磨科學園區中同步輻射設施--Spring-8

　確立基本粒子的「標準模型」

　　1964年，美國物理學家M. Gell-Mann革命性地提出帶有非整數電荷的「夸克」(quark)作為更次級的結構，並導入「色電荷」(color c harge)用以描述夸克在費米的尺度間強作用力(strong interaction )，由此開啟了近代基本粒子研究的新頁。強作用力方式不同於我們在巨觀世界中較顯著的電磁力或重力，而夸克間的作用力也可能因彼此距離加大而增強，這是所謂的「夸克禁閉效應」(confinement) 。

「夸克圖像」提供物理學家對基本粒子研究一個歸類、理解的架構，歷經四十多年的理論發展和無數實驗驗證，1995年，美國費米實驗室的CDF、D0實驗組找到了最後一類夸克：「頂夸克」(top quark) 後，終於確立了整個基本粒子的「標準模型」(standard model)：由六種夸克(quark)、三種輕子(lepton)及三種微中子(neutrino )和各自對應的反粒子，透過四類交互作用力(強作用力、弱作用力、電磁力和重力)，形成了我們所觀察的物質世界。

　　在物理實驗的發現中，夸克之間透過強交互作用力所組成的次原子 粒子可分為兩大類：一類是由三個夸克組成的重子(baryon)，例如質子和中子；另外則是由兩個夸克組成的介子(meson)。雖然根據夸克作為基本粒子的物理理論中，可以成功地描述、歸類許多已經發現的粒子，不過仍存有未解之謎。其中之一是︰現有理論中並沒有排除由四個以上夸克(或反夸克)構成穩定粒子的可能性，但是在近三十年的實驗研究中卻一直沒有尋找到此類粒子存在的證據，這個問題一直困擾著物理學家，意味著我們對夸克如何作用而形成微觀粒子的細節，可能仍有不明之處。