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是什么掌控着一切?

 五湖四海董庆银 2019-06-11
什么是强核力

强核力,也就是强相互作用,是一种短程力,也是四大基本力中最强的一种力。强相互作用不像引力和电磁相互作用那样是长程力,但是它的力程比弱相互作用的力程长,约为10-15 m(弱核力约为10-17m~10-16m),大约等于原子核中核子间的距离。

最早研究的强相互作用是核子、也就是质子或中子之间的核力。它使核子结合成原子核。自从1947年发现与核子作用的π介子以后,实验陆续发现了几百种有强相互作用的粒子,这些粒子统称为强子。

核子之间的核力就是强相互作用。它抵抗了质子之间的电磁力,把质子和中子牢牢束缚在原子核内,保证了原子核内部的稳定。随着研究的深入,强相互作用力跟核子的构成有密切关系,也就是说,共有两种强相互作用,分别将核子束缚在一起形成原子核以及将夸克束缚在一起构成核子。

媒介子

根据基本粒子模型,每一种基本力都有都有其相对应的传递力的粒子,也就是媒介子。现在已被证实的媒介子包括电磁力的媒介子光子、弱核力的媒介子W、W和Z0玻色子、强核力的媒介子是胶子(夸克层面)和介子(核子层面),而被预言是引力的媒介子的引力子还未被发现。

en.wikipedia.org/wiki/Fundamental_interaction

可以通俗地说,是胶子将夸克组合为强子,所以这是一种复合粒子。我们对于夸克的了解,就是通过强子来间接了解的,而不是直接观测夸克的。

最基本作用力是将夸克束缚在质子和中子中的作用力,核子之间的强作用力其实是上述作用力的副作用。按照量子色动力学的解释,夸克中带有一种称为色荷的物质(这里的色和颜色没有任何关系)。带有不同色荷的夸克因强相互作用会互相吸引,其介质就是胶子。

色荷

色荷是夸克与胶子的一种性质。色荷与电荷相似又不相同,相同点在于色荷与电荷同样具有正负(正反)之分,不同点在于色荷一共由三种类型,与三原色类似,所以又被冠以“色”之名。

夸克的颜色(也就是性质)一共有三种,分别是“红”、“绿”、“蓝”;与之对应的,反夸克也有三种色,分别是“反红”、“反绿”、“反蓝”。但胶子不一定要“纯色”,也可以由两种“颜色”混合而成。共有三种这样的“混合色”:洋红色、黄色和青色。

刚刚提到的胶子就是这九种颜色中选取两种混合而成的。而每种颜色所代表的性质以及他们的相互作用由于有(fēi)些(cháng)复杂我们就不展开讲了。

QCD

但要更深入地讨论色荷就要讲到量子色动力学了(Quantum Chromodynamics)。这是一种强相互作用的规范理论,描述了组成强子的基本粒子(也就是夸克和胶子)的强核力作用。由于牵涉到的内容过多,无法在短短的几期粒子物理专题中讲清楚,这里也不展开讲了。有兴趣的读者可以在公众号界面发送“粒子物理”获取粒子物理方面的书单。

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