宇宙是一个很大的地方，但它是由小块组成的。在元素周期表包括诸如氧，碳和其他积木组成恒星，猫或杯咖啡。但自 20 世纪之交以来，科学家们一直在思考并寻找越来越小的基本粒子——比充满宇宙的原子还要小。那么这些基本粒子中哪个最小呢？而且，相反，哪个是最大的？
芝加哥附近的费米国家加速器实验室 (Fermilab) 的资深科学家 Don Lincoln 是试图回答这个问题的科学家之一。在费米实验室，科学家们使用粒子加速器将单个粒子粉碎在一起，然后观察产生的碎片——或者可能是新的基本粒子。林肯说有两种方法可以测量粒子的大小：研究它们的质量和测量它们的物理大小，比如计算球的直径。
就质量而言，这些问题比较容易回答。林肯说，我们所知道的最低的非零质量粒子是中微子。然而，他指出，我们无法准确测量中微子的质量，因为用于计算基本粒子质量的仪器不够灵敏。
“中微子是一种粒子，有点像亚原子世界的幽灵，”林肯说。中微子与物质的相互作用非常微弱，是仅次于光子（其行为更像波而不是实际粒子）的第二大粒子。事实上，就在这一秒，有数以万亿计的中微子通过你。中微子几乎没有任何重量，并且以接近光速的速度运动。
原子核由中子、质子和电子组成。林肯说，质子和中子本身大约是整个原子核大小的十分之一。电子的质量接近于零，但它实际上比中微子重 500,000 倍（同样，此时无法进行精确测量）。
林肯说，物理学家使用电子伏特 (eV) 来测量亚原子粒子的质量。技术上，单位是eV/c^2，其中c是光速。1 电子伏特相当于大约 1.6×10^-19 焦耳。为简化起见，物理学家使用一组单位，其中光速为 1。要计算亚原子粒子的质量，您将使用阿尔伯特·爱因斯坦著名的方程 E=mc^2 来获得质量 (m)公斤。
根据林肯的说法，一个电子的重量为 511,000 电子伏特，相当于 9.11 x 10^-31 公斤。他说，相比之下，典型原子核中的典型质子重 9.38 亿电子伏特，或 1.67 × 10^-27 kg。
相反，根据林肯的说法，我们所知道的最大（就质量而言）基本粒子是一种称为顶夸克的粒子，其测量值高达 1725 亿电子伏特。夸克是另一种基本粒子，据我们所知，它不能分解成更多的部分。科学家们已经发现了六种类型的夸克：上夸克、下夸克、奇异夸克、魅力夸克、底夸克和顶夸克。上下夸克构成质子和中子，它们的重量分别为 300 万和 500 万电子伏特。相比之下，顶夸克的重量是上夸克的 57,500 倍。
物理尺寸的问题更难回答。我们知道一些粒子的物理尺寸，但不知道最小的粒子。人们在日常生活中听到的一些“微小”颗粒，例如病毒颗粒，实际上是相当大的。
林肯提供了这种尺度感：典型的病毒粒子长约 250 到 400 纳米（一纳米是十亿分之一米，或 10^-9 m），典型的原子核长约 10^-14 m（0.00000000000001米）。这意味着原子核对病毒来说就像病毒对我们一样小。
目前，科学家可以使用粒子加速器测量的最小物理尺寸比质子小 2,000 倍，即 5 x 10^-20 m。到目前为止，科学家们已经能够确定夸克比那个小，但不能确定多少。
