微观到结合夸克构成质子的“强核力”:力量大到不可估量

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据国外媒体报道,引力、电磁力、弱核力、强核力----某种 已知自然力全是属于当事人的独特位置,每某种 力全是大伙儿 的生活中掌管着一片小天地。真是地球上是引力、光的电磁力在日常生活中发挥主要作用,但某种 核力也扮演了关键角色——只不过作用尺度非常、非常小而已。

有多小呢?想象你的身体膨胀到了整个太阳系没法大,你的双手在奥尔特云中摇摆,八大行星则飘在你的肚脐上边。你的身体太过庞大,电信号要花上几周、甚至数月时间,都后能 穿过你的整个神经系统。即使做再简单的手势,动作也极其缓慢。

这就没法你现在的大小(至少一米多)与10^15米之间的差距。现在让大伙儿 反过来想。想象有有一一两个多 极小的尺度,对就是 尺度而言,你的身体就像太阳系没法大。在就是 尺度看来,你的动作也慢得不可思议。就是 极小的尺度单位叫青 “费米”(femtometer),至少10^-15米。而这就是原子核的尺度。

质子內部

从大伙儿 的视角来看,很容易把质子想成有有一一两个多 单独的粒子,外面有一层由正电荷和质量构成的外壳,能像台球一样弹来撞去。但事实上,质子由有有一一两个多 更小的粒子构成,而这有有一一两个多 粒子有有一一两个多 有趣的名字:夸克。自然界中一共有六种夸克,但就质子而言,大伙儿 只需用关注其中某种 ,分别叫上夸克和下夸克。

刚才说到,质子由有有一一两个多 夸克构成,包括有有一一两个多 上夸克和有有一一两个多 下夸克。那此夸克相互结合在一同,形成一支团队,而这支“团队”就是大伙儿 所说的质子。

然而,曾经根本说不通。有有一一两个多 上夸克所带的电荷完整版相同(原应它们属于同一类粒子),本应相互排斥才对,为啥能没法牢固地结合在一同呢?此外,大伙儿 通过量子力类学知,有有一一两个多 夸克无法一同占据 同某种 情况报告,就是不原应让有有一一两个多 夸克一同以同某种 法律方法结合在一同,就是原应让它们以就是 法律方法共存。然而不知何故,这有有一一两个多 夸克不仅能“忍受”对方的占据 ,甚至似乎还很喜欢对方的“陪伴”。

到底占据 了那此事情呢?

不一样的“色彩”。上世纪五六十年代,物理学家就是就是刚开始意识到,质子并全是最基本的粒子,它还可不需用分解成更小的部分,就是大伙儿 开展了少许实验,并提出了多种理论。结果,大伙儿 先是发现了夸克的占据 ,就是又遇到了上述问題。肯定有某种 东西将这有有一一两个多 夸克结合在了一同,就是它的力量非常、非常强大,是某种 全新的自然力。

这就是所谓强相互作用力。就是 假设出的强相互作用力通过简单的蛮力出理 了夸克共存的问題。大伙儿 无法一同占据 同某种 情况报告,就是太满再要再待在一同是吗?没法律方法,强相互作用力会强迫大伙儿 俩待在一同,曾经一来,问題就出理 了。

此外,每某种 力全是有一一两个多 对应的连接点,就像一只钩子一样。这能帮你判断就是 力对你以为成了多大的影响。对电磁力而言,就是 连接点就是电荷;对引力而言是质量;而对强核力而言,物理学家也得找出某种 对应的“钩子”。最终,物理学家选定了“色荷”(color)就是 词。

就是,只要你、原应你知道的某个粒子拥有就是 叫青 “色荷”的性质,你就能感受到强核力。你的色荷可不需用是红色、绿色、或湖蓝色(还有“反红色”、“反绿色”和“反湖蓝色”,原应生命必定太满再没法简单)。要形成有有一一两个多 像质子那样的粒子,所有夸克的色荷再加一同需用为白色。就是,原应有有一一两个多 夸克是红色,曾经是绿色,最后有有一一两个多 就必定是湖蓝色。色荷的具体分配情况报告不须重要(事实上,每个夸克的色荷也会不断变化),重要的是,所有夸克的色荷再加一同需用是白色,曾经强核力都后能 发挥作用。

有了色荷就是 新性质,质子內部的夸克就可不需用一同占据 同某种 情况报告了。原应有了色荷,有有一一两个多 夸克就不算完整版相同,毕竟它们每个人的色荷不一样。

超级速率

想象一下,你拿着两把小小的钳子,夹住质子中的有有一一两个多 夸克。你有锻炼的习惯,就是你的力气可不需用胜过强核力。但强核力有个奇怪的性质:它的速率不须会随着距离的增大而减小。而其它力全是没法,比如引力和电磁力。但强核力的速率却始终如一,无论夸克之间相距多远,全是会有所减弱。

就是,我需用想将那此夸克掰开,就要不停加入更多的能量,都后能 维持它们的分离情况报告。你加入的能量太满,最终积累了足够多的能量,以致于夸克之间的真空中又诞生了新粒子、新夸克……

而那此新夸克又会立即找到“小伙伴”,彼此结合到一同。你花了半天工夫,出了一身大汗,最后还没来及把有有一一两个多 夸克掰开多远,就是 切就会功亏一篑。等你以为当事人总算把有有一一两个多 夸克掰开就是,它们原应找到了新伙伴、建立起了新的结合关系。就是 效应叫做“夸克约束”,强核力真是太过强大,原应大伙儿 永远就是原应看见有有一一两个多 孤立占据 的夸克。而大伙儿 永远也无从得知就是 夸克的“颜色”。你以为遗憾。

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