物质会不会无限小呢？夸克也会有内部结构，然后这个内部结构依旧有更小的内部结构，无限细分？ 第1页

2021.5.21更新，这个回答看的人挺多，我多写一点，以下是扩充之后的回答。

一、为什么当初认为质子中子有内部结构？

答：当初人们考虑质子中子有内部结构，是因为实验测出的这俩粒子的磁矩和理论预言大相径庭，只有考虑它们有内部结构才能解释这种反常。

我们都知道粒子具有质量、电荷、自旋等基本属性，磁矩作为一个衍生的属性与这三个基本属性有关。这里补充一些关于自旋的知识，自旋是粒子具有的一种内禀角动量，它的取值是量子化的，只能是0, 1/2, 1, 3/2……自旋为整数的粒子与自旋为半整数的粒子满足的统计规律是不同的，前者满足所谓的玻色统计而后者满足所谓的费米统计，因此人们把自旋为整数的粒子称为玻色子，把自旋为半整数的粒子称为费米子。质子和中子的自旋是1/2，属于费米子。1928年，狄拉克提出了第一个关于费米子的量子理论，也就是以他的名字命名的狄拉克方程^[1]。狄拉克的理论可以计算费米子的磁矩： ，其中e是电荷，m是粒子质量，s是粒子自旋，g是一个待定系数，通常被称为g因子。狄拉克的理论预言：没有内部结构的费米子的g因子应该是g=2，严格等于2。后来，狄拉克的理论被发展为了量子场论，在量子场论的计算中费米子的g因子被赋予了一个很小的修正（大约千分之一），有g=2.0023...，这就是对无内部结构费米子的磁矩的最终理论预言。

那么实验测量的质子中子的磁矩，或者说g因子，是多少呢？对于质子，测量值是g≈5.586，与理论预言大相径庭。对于中子，由于它不带电荷，根据理论应当没有磁矩，但却也测出了一个不为零的值。这是怎么回事呢，是理论不对吗？恐怕不是，同时期对电子（也是费米子）磁矩的测量值就和理论预言完美符合。因此，只有一种可能性，那就是质子中子根本不是基本粒子，它们有内部结构，所以没法用计算无内部结构费米子磁矩的方法来算出它们正确的磁矩。

后来的事情大家都知道了，60年代盖尔曼提出了SU(3)夸克模型，认为质子中子内部是由三个更基本的夸克作为组分，然后没过几年斯坦福的SLAC加速器就通过深度非弹性散射实验发现了质子内部确实有更小的组分。盖尔曼本人和SLAC实验的主要负责人因为相关的工作分别获得了1969年和1990年的诺贝尔物理学奖^[2]。

二、为什么现在认为大多数基本粒子没有内部结构？

答：因为没有任何实验证据表明现在标准模型中的基本粒子还有内部结构。

轻子方面，电子和μ子的磁矩的测量值在整体上和量子场论的计算符合得非常好，所以它们有内部结构的可能性微乎其微。虽然最近费米实验室的muon g-2实验^[3]显示μ子磁矩的测量值可能在小数点后几位和理论不一样，但这不是内部结构造成的。中微子的话质量那么小，更不可能有内部结构，因为尺度越小能标越高，如果中微子存在内部相互作用的话，会赋予它非常大的质量（比如，组成质子/中子的夸克的质量只有几个MeV，但整个质子/中子的质量却高达938MeV）。

夸克的话，虽然没法测单个夸克的磁矩，但从自旋的角度看它们也不会有内部结构。我举个例子，如果自旋1/2的夸克是更小的三个自旋1/2的粒子合成的基态，那么根据角动量耦合规则，必然存在自旋3/2的夸克，这会造成粒子物理实验中发现大量无法解释的强子态，而现在的实验没发现多少多余的强子态，所以夸克不可能有内部结构（其实自旋耦合这一条就可以限制目前发现的所有费米子没内部结构）。

规范玻色子的话，质量或自旋耦合等因素也限制它们没有内部结构。标准模型中唯一可能有内部结构的就是希格斯粒子，接下来说原因。

三、为什么认为希格斯粒子可能有内部结构？

粒子物理的标准模型在希格斯粒子方面是有很大问题的，这个问题被称为“规范等级问题”，我在这篇文章里有说过：

大体意思就是说，标准模型中计算希格斯粒子的质量必须由许多个很大的修正项相互加减才能得到。一个有意思的比喻就是：老板给你发工资，工资条上写着你这个月有好几笔大约一亿亿亿亿元的奖金，还有好几笔大约一亿亿亿亿元的罚金，最后这几个天文数字相抵消，算出你拿到手的工资只有125块钱。这时你肯定会觉得老板的脑袋有问题……在粒子物理中，标准模型就是这个老板，希格斯粒子的质量就是你的工资，这就是我们认为标准模型有问题的原因。

解决规范等级问题有好几种方案，一种是引入所谓的“超对称”，这是一种很漂亮且很自然的解决方案，但这里我们不提它。我们要说的是另一种解决方案——复合希格斯模型。这一理论认为在TeV能标附近存在新的相互作用，且存在某些未知的费米子参与这种相互作用，而希格斯粒子被认为是由这些费米子组成的束缚态，就像正反夸克组成标量介子一样。在高能的情况下，希格斯粒子内部的费米子自由度就会显现出来从而屏蔽更高能标的物理对希格斯粒子质量的量子修正，使得希格斯粒子的质量不必作为许多天文数字相抵消才能得到的结果。

这就是认为希格斯粒子可能有内部结构的原因。这种理论虽然还没被实验验证，但它的能标就在TeV附近，可以被下一代粒子对撞机检验。说句题外话，之前看到很多人问，为什么LHC已经发现了希格斯粒子，高能所还要再建CEPC来研究希格斯粒子。就是因为标准模型在希格斯粒子方面是有问题的，需要更多更精确的关于希格斯粒子的实验数据来帮助人们修改标准模型，从而获得对微观世界以及极早期宇宙的更深入的认识。

参考

1. ^自旋和狄拉克方程相关的内容可以参考这篇文章。 https://zhuanlan.zhihu.com/p/170992644
2. ^核子结构相关的历史可以参考这篇文章。 https://zhuanlan.zhihu.com/p/206587509
3. ^muon g-2实验的介绍可以参考这篇回答。 https://www.zhihu.com/question/453465762/answer/1823188151