我們還沒有得到最基本的物理理論,最基本的物質組成還不確定。
據我們所知,物質是由原子組成的,而原子是由質子、中子和電子組成的。電子被認為是基本粒子,不能再細分。但是質子和中子是由更小的誇克組成的,誇克和電子壹樣,被認為是不可分的基本粒子。那麽電子和誇克到底有多小呢?
在微觀層面上,粒子的行為與我們的常識大相徑庭。電子、誇克等微觀粒子(雖然由於色限沒有自由誇克)具有波粒二象性。根據粒子物理的標準模型,電子是帶點電荷的點粒子,沒有空間範圍。但是,在原子尺度的相互作用問題中,定義電子半徑是非常有用的。根據經典電子半徑的定義,電子的半徑約為2.8× 10-15米,即億分之28米。但這個定義忽略了量子力學的影響,量子力學與電子真正的基本結構無關。根據潘寧離子阱的測量結果,電子半徑的上限約為10-22米。但從能量不確定性來看,電子半徑的上限約為10-18m。
就像電子壹樣,誇克理論上應該是點狀的,無窮小的。根據實驗數據,誇克半徑小於4.3× 10-17m,大於10-19m。換句話說,電子和誇克在同壹尺度上。
除了構成物質的基本粒子,還有更小的基本粒子,比如中微子。估計電子中微子的電荷半徑為10-19米,略小於電子和誇克的電荷半徑。
另外,從弦理論的角度來看,基本粒子都是由更小的壹維弦組成的,它們的尺寸是最小的尺度,也就是普朗克長度,也就是10-35米。因為涉及到最小尺度,我們無法直接觀察壹維弦。