强相互作用

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粒子物理學標準模型
Feynmann Diagram Gluon Radiation.svg
標準模型

强相互作用是作用于强子之间的力,是所知四种宇宙间基本作用力最强的,也是作用距离第二短的(大约在 10-15 m 范围内,比弱交互作用的範圍大)。另外三种相互作用分别是引力电磁力弱相互作用核子间的核力就是强相互作用,它抵抗了质子之间的强大的电磁力,维持了原子核的稳定。

现在物理学家认为强相互作用的产生与夸克胶子有关:

一個質子和中子之間核力(殘留强相互作用)的動畫。小的成對出現的彩色小圓圈是將質子和中子束縛在一起的膠子,膠子也可以固定Π介子中的夸克和反夸克,因此可以在二個強子之間產生殘留强相互作用。反夸克的顏色用這個圖來表示。若要看較大的圖,可以看這個圖

概念[编辑]

強相互作用比其他三種基本作用有更大的對稱性,也就是說,在強相互作用中有更多的守恆定律。強相互作用不像引力電磁相互作用那樣是長程力而是短程力。但是它的力程比弱相互作用的力程長,約為10-15 m 。大約等於原子核中核子間的距離。

對強相互作用本質的瞭解長期以來是物理學中的難題。人們曾經提出過許多強相互作用的理論,它們取得的成就都很有限。原因之一是理論中沒有小參量,因而找不到可靠的近似方法。人們由強子的夸克模型規範場的概念出發提出量子色動力學。在這個理論中,強相互作用是組成強子的夸克之間通過一些稱為胶子的規範粒子場傳遞的作用。這個理論有在小距離處作用變弱的性質。它被認為是有希望的強相互作用基本理論。

歷史[编辑]

在1970年代以前,科學家不知道核子為何可以束縛在原子核內。當時已經知道原子核是由質子中子組成,質子帶正電,中子不帶電。若只考慮靜電子,帶正電的質子應該會互相排斥,最後原子核應該會分解,但是卻沒有觀測到類似的現象,因此需要有新的物理學說來解釋此一現象。

為了解釋原子核中的質子沒有因電磁力互相排斥,反而聚集在一起,科學家開始假設有一種較強的吸引力的存在,這種假想的作用力稱為「強作用力」,科學家認為是在質子和中子等核子之間的基本作用力。

後來發現質子和中子都不是基本粒子,都是由更小的夸克粒子所組成。最基本作用力是將夸克束縛在質子和中子中的作用力,核子之間的強作用力其實是上述作用力的副作用。量子色動力學解釋夸克中帶有一種稱為色荷的物質(色荷和肉眼可見的顏色沒有任何關係)[1]。帶有不同色荷的夸克因著强相互作用會互相吸引,其中的介質是一種稱為膠子的粒子。

相關條目[编辑]

文獻[编辑]

  1. ^ R.P. Feynman. QED: The Strange Theory of Light and Matter. Princeton University Press. 1985: 136. ISBN 0-691-08388-6. "The idiot physicists, unable to come up with any wonderful Greek words anymore, call this type of polarization by the unfortunate name of 'color,' which has nothing to do with color in the normal sense."