【摘要】原子核（atomic nucleus）位于原子的核心部分，占了99.96%以上原子的質(zhì)量，與周圍圍繞的電子組成原子。原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成。而質(zhì)子又是由兩個上夸克和一個下夸克組成，中子是則由兩個下夸克和一個上夸克組成。原子核極小，它的直徑在10-12至10-13公分之間，體積只占原子體積的幾千億分之一，如果將原子比作地球，那么原子核相當(dāng)于棒球場大小，而核內(nèi)的夸克及電子只相當(dāng)于棒球大小。原子核的密度極大，約為1014克/立方公分，原子核內(nèi)有核殼層結(jié)構(gòu)，稱為幻核。構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子之間存在介子，以傳遞原子核內(nèi)巨大的吸引力-強(qiáng)力，強(qiáng)力比電磁力強(qiáng)137倍，故能克服質(zhì)子之間所帶正電荷的電磁斥力而結(jié)合成原子核。原子核的能量極大，當(dāng)原子核發(fā)生裂變（重原子核分裂為兩個或更多的核）或聚變（輕原子核相遇時結(jié)合成為重核）時，會釋放出巨大的原子核能，即原子能（例如核能發(fā)電）。質(zhì)子和中子及介子由價夸克（組分夸克）及誨夸克（流夸克）組成，夸克亦有層層（殼）結(jié)構(gòu)，外層為橫向連接的價夸克，內(nèi)層為縱向疊加的誨夸克，而外層為3個橫向連接的束縛態(tài)價夸克。價夸克按比例（2個上型夸克帯+2/3電荷，1個下型夸克帯-1/3電荷）分掉質(zhì)子（或3夸克超子）內(nèi)的整數(shù)電荷，故夸克帶分?jǐn)?shù)電荷?？v向疊加的誨夸克正負(fù)電荷相抵=零，原子內(nèi)帶正電荷的質(zhì)子與帶負(fù)電荷的電子數(shù)量相同，故整個原子呈電中性。

【關(guān)鍵詞】原子；原子核；質(zhì)子；中子；介子；π介子；夸克；電子；夸克周期；表；強(qiáng)子；強(qiáng)子周期表；元素周期表；核殼層模型；幻數(shù)；幻核

一、原子核殼層及夸克殼層內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析-夸克周期表

根據(jù)“元素周期表”，構(gòu)成萬物的原子有七個周期（即殼層）與八個族（軌域），而原子內(nèi)的原子核也呈現(xiàn)某種周期性變化，大量實(shí)驗事實(shí)顯示隨著核內(nèi)質(zhì)子和中子數(shù)增大，當(dāng)質(zhì)子數(shù)Z或中子數(shù)N為2，8，20，28，50，82及126時，原子核的性質(zhì)顯得特別穩(wěn)定，在自然界的含量也比鄰近的核素更豐富。這些核數(shù)稱為“幻數(shù)”，具有幻數(shù)的核稱為“幻核”。這與原子中的原子核外電子填滿殼層時第八個族的惰性元素化學(xué)性質(zhì)特別穩(wěn)定有極大類似性。由這7層“幻數(shù)（核數(shù)）”而提出的核模型稱為“核殼層模型”。

而由“三代夸克模型”中也發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子內(nèi)除第一代的u上，d下夸克外，尚存在第二代的s奇，c粲夸克及第三代的b底，t頂夸克。因此，原子核內(nèi)組成質(zhì)子和中子的夸克，極可能也存在類似于“原子-元素周期表”和“核殼層模型”的能階（殻層）結(jié)構(gòu)，就是也存在著“夸克周期表”，以下就是“夸克周期表”的行（橫向連接-七行-周期即殼層）列（縱向疊加-八列-族）組合方式及注解說明：

夸克周期表見（表1）：

1.“夸克周期表”有三族（八列）及七個周期（七行）能階（殻層），這與“元素周期表”有八族及七個周期能階（殻層）和“核殼層模型”有七個核能階（殻層）極為相似。

2.笫一族磁型夸克族-以帯2/3電荷的三代上型夸克（u，c，t夸克）為主，因三代上型夸克與三代中微子互為轉(zhuǎn)換，同中微子帶手征旋轉(zhuǎn)性（即磁性），故稱磁型夸克族。笫三族電型夸克族-以帯1/3電荷的三代下型夸克（d，s，b夸克）為主，因三代下型夸克與三代電子互為轉(zhuǎn)換，同電子帶電荷（即電性），故稱電型夸克族。笫二族中性夸克族-為帯2/3電荷的三代上型夸克與帯1/3電荷的三代下型夸克各占一半，故稱中性夸克族。

3.笫一族磁型夸克族中之「介子組成列（第2列）」以“相反電菏”拉?。ńY(jié)合）其自身右方的「質(zhì)子組成列（第3列）」，而上表右方：笫三族電型夸克族中之「介子組成列（第7列）」也同様以“相反電菏”拉?。ńY(jié)合）其自身左方的「中子組成列（第6列）」。第2列和第7列的「介子組成列」再左右連接組成“束縛態(tài)π介子”，π介子則以上述“全列上下-相反電菏”拉?。ńY(jié)合）質(zhì)子及中子（見下：強(qiáng)子周期表），并疊加隱含于中子/質(zhì)子及原子核之內(nèi)。

二、強(qiáng)子組成之原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析-強(qiáng)子周期表

根據(jù)「標(biāo)準(zhǔn)模型」，宇宙所有物質(zhì)粒子分為輕子族（電子，中微子）及強(qiáng)子族二大類。而強(qiáng)子族則分為以「3條膠子」連結(jié)三個「價夸克」組成之重子族（質(zhì)子、中子、超子）及以「2條膠子」連結(jié)二個「價夸克」組成之介子族（π介子、各種重介子）。組成介子的笫一族夸克及笫三族夸克與其自身左右二邊組成中子及質(zhì)子的同族之笫一族夸克及笫三族夸克以“全列上下-相反電菏”拉?。ńY(jié)合）其自身左右二邊的中子及質(zhì)子，并疊加隱含于各類強(qiáng)子內(nèi)（詳見下表及注解）。

強(qiáng)子周期表（表2）

上表注解（表2）：

1.「價夸克」為強(qiáng)子里最上（外）層的夸克，而「?？淇恕篂閺?qiáng)子里下（內(nèi)）層的夸克。這就好比原子里最外層的電子稱為「價電子」，而內(nèi)層尚有層層的「束縛電子」一様。

2.「膠子」是由上層「海夸克」的部份能量衰變而成，與「光子」同屬輕子族，只俱有能量，而不俱靜止質(zhì)量（「膠子」也以光速在「價夸克」間來回振動）。

3-1.上表頭：橫向連結(jié)（表層連結(jié)）之意-為強(qiáng)子族中以「膠子」連結(jié)三個「價夸克」組成之重子族及二個「價夸克」之組成介子族。

3-2.上表頭：縱向疊加（內(nèi)層疊加）之意-為「價夸克」之下（內(nèi)）層層疊加的「?？淇恕?。

3-3.橫向連結(jié)（表層連結(jié)）之「價夸克」好比土地上的“連根花草”，

橫向連結(jié)（表層連結(jié)）之「膠子」好比土地上的“露出草根”，

縱向疊加（內(nèi)層疊加）之「?？淇恕购帽韧恋叵碌摹奥袷i草根”。

（注：“連根花草”拔出一株必連帶數(shù)株，就好比「價夸克」與「膠子」難以分割）

4.v中微子←互為轉(zhuǎn)換←u上夸克 e-電子←互為轉(zhuǎn)換→d下夸克

v-反中微子←互為轉(zhuǎn)換←u-反上夸克

e+正電子←互為轉(zhuǎn)換←d-反下夸克。

5.?？淇税?味夸克，?？淇说诪橄８袼观措娙踅y(tǒng)一場），其中可產(chǎn)主無數(shù)超高能夸克。愈接近?？淇说椎闹醒?，夸克代數(shù)愈高，能量愈大。

上表（表2）中：以?？淇说诪榉纸纾渖献罱K為夸克（物質(zhì)），其下最終為反夸克（反物質(zhì)）。

據(jù)天文觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，宇宙誕生后期，中子與質(zhì)子之比為1：7（見比例表），故d下價夸克與u上價夸克之比為9：15（見表）=3：5。因此有三族d下價夸克（即笫三族電型夸克族）與五族u上夸克（含：笫一族磁型夸克族加笫二族中性夸克族），共為八族（但電荷2/3價夸克加電荷2/3誨夸克與電荷1/3價夸克加電荷1/3誨夸克之比仍為1：1，如表2所列），故此數(shù)據(jù)與本「夸克周期表」完全一致。

中子與質(zhì)子（u上價夸克與d下價夸克）比例表

三.原子核內(nèi)電荷及色荷分配結(jié)構(gòu)分析-強(qiáng)子內(nèi)夸克結(jié)構(gòu)模型圖

1.中子的3個夸中其中1個上夸克含-4條陽希格斯玻色子，而另外2個下夸克共含-4條陰希格斯玻色子及4條中性希格斯玻色子，12希格斯玻色子正負(fù)電荷相抵=0故中子為電中性。而1個下夸克的2條陰希格斯玻色子與1個上夸克的4條陽希格斯玻色子的總合比例為：2/6比4/6即1/3比2/3，故下夸克的電荷為-1/3，而上夸克的電荷為+2/3。

2.質(zhì)子含2個上夸克（電荷為+2/3）及1個下夸克（電荷為-1/3），故總電荷為2×（+2/3）+1×（+1/3）=+1【至于-反中子與反質(zhì)子則與上同理，只是電荷相反為：反上夸克電荷為-2/3，反下夸克電荷為+1/3，可按下圖自行比對，故不再贅述】

3.所謂的3「色」夸克，并非指「顏色」有3種，而是指「排列的相位」有3種：

每個夸克內(nèi)的4條希格斯玻色子共有8條分弦，按排列的相位不同而分為3色：

（1）上夸克8條分弦的端點(diǎn)為同電荷且多數(shù)電荷同朝「內(nèi)」，下夸克為多數(shù)電荷同朝「外」，如此相位排列為第一色（參考藍(lán)夸克）。

（2）上夸克8條分弦的端點(diǎn)為同電荷且多數(shù)電荷同朝「外」，下夸克為多數(shù)電荷同朝「內(nèi)」，如此相位排列為第二色（參考紅夸克）。

（3）上下夸克8條分弦的端點(diǎn)為相反電荷，而相對的位置-4條分弦朝「內(nèi)」，4條分弦朝「外」，如此相位排列則為第三色（參考綠夸克）.因為在「超高溫」或「超低溫」時，正（陽）負(fù)（陰）弦，粒子，會有不同的相引或相斥運(yùn)動，如此相位排列，才可使弦，粒子有效的轉(zhuǎn)動，組合，分裂。

4.整體膠子為電中性：

如下圖3強(qiáng)子（質(zhì)子，中子）中雖有-陽電膠子，陰電膠子，中性膠子，三種不同的電荷性質(zhì)，但中和起來仍為電中性，因為三條膠子在強(qiáng)子（質(zhì)子，中子）之中，實(shí)為一種混合振動的「中性-膠球態(tài)」，陽電膠子及陰電膠子只是整體「中性-膠球態(tài)」中，二邊相反的電荷分布，陽電膠子及陰電膠子無法單獨(dú)從強(qiáng)子（質(zhì)子，中子）中分割出來，這就與帶2/3電荷的上夸克及帶1/3電荷的下夸克無法單獨(dú)從強(qiáng)子（質(zhì)子，中子）中分割出來的道理一樣，三個夸克只能整體結(jié)合為強(qiáng)子（質(zhì)子，中子）而呈現(xiàn)出：整數(shù)電荷或中性電荷。三條膠子也只能整體結(jié)合為「膠球態(tài)」而呈現(xiàn)出：「中性電荷」。

結(jié)論

構(gòu)成萬物的原子之“元素周期表”，有七個周期（七個殼層）與八個族（八個軌域），而原子中的原子核有幻數(shù)（中子數(shù)）：2，8，20，28，50，82以及126所組成的七個核殼層模型（幻核），最后，原子核內(nèi)的夸克有三族（八列）及七個周期能階（殻層）之“夸克周期表”，自然界中充滿著大與小的內(nèi)部結(jié)構(gòu)統(tǒng)一性。

由于3夸克組成的質(zhì)子和超子及2夸克組成的介子只能帶整數(shù)電荷，故束縛禁閉于內(nèi)的價夸克只能帶+-2/3或+-1/3的分?jǐn)?shù)電荷電荷，經(jīng)加總后，方能帶整數(shù)電荷，而色荷是帶電荷的弦位因「排列組合的相位」不同，才形成3種色荷。

最后，強(qiáng)子與輕子有完全等價的互為轉(zhuǎn)換性，如：

三代中微子←互為轉(zhuǎn)換→上型夸克 三代電子←互為轉(zhuǎn)換→下型夸克。

三代反中微子←互為轉(zhuǎn)換→反上夸克 三代正電子←互為轉(zhuǎn)換→反下型夸克。

以上種種都是「基本粒子大統(tǒng)一」的最佳印證。

參考文獻(xiàn)

[1]宇宙的琴弦（The Elegant universe） Brian Greene 著

[2]大宇之形（（The Shape of inner Space）丘成桐和Steve Nadis合著

[3]胡桃里的宇宙（The universe in a Nutshell） 史蒂芬.霍金（Stephen Hawking）著

[4]時間簡史系列（A Brief History Of Time）史蒂芬.霍金（Stephen Hawking）著

[5]時空的未來（The Future Of Spacetime）史蒂芬.霍金（Stephen Hawking）著

[6]宇宙簡史 史蒂芬.霍金（Stephen Hawking）著

[7]最初三分鐘（The First Three Minutes）Steven Weinberg著

[8]宇宙的最后三分鐘Paul Davies著

[9]宇宙的結(jié)構(gòu)（The Fabric of the Cosmos） Brian Greene著

[10]平行宇宙（Paralell World）加來道雄（Michio Kaku）著

[11]宇宙的創(chuàng)生 方勵之著

[12]物質(zhì)運(yùn)動與時空結(jié)構(gòu)（Motiom of Matter and space Time） 范勇著

[13]宇宙的輪回（Cycle of Time：An Ertraordinary New View of the Universe）

[14]上帝粒子（The God Particle）Leon Lederman著

[15]尋找希格斯粒子（The Partice at the of theUniverse）

[16]從夸克到宇宙（From Quarks to the Cosmos） Leon M. Lederman and

David N.Schramm

[17]量子夸克（The Quantum Quark） Andrew Watson

[18]奇異性核物理 寧平詒

[19]量子的物理世界 Richard P. Feynmam著

[20]量子力學(xué)原埋 P.A.M狄拉克（英）著

[21]量子力學(xué)導(dǎo)論 曾謹(jǐn)言著

[22]牛頓科學(xué)雜志 224期 希格斯粒子

[23]牛頓科學(xué)雜志 60號 基本粒子

[24]牛頓科學(xué)雜志 62號 暗物質(zhì)

[25]牛頓科學(xué)雜志 63號 暗能量

[26]牛頓科學(xué)雜志 66號 超弦理論