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宇宙间最坚不可摧的神秘力量,隐藏在我们每个人的体内

星空天文  · 公众号  · 科学  · 2019-09-12 11:35

正文

寻找宇宙间的“第三种”物质。


“强互作用力(强核力)”是一种非常厉害的基本作用力。它能够把宇宙中一些最小的粒子结合在一起。被强互作用力束缚在一起的粒子,构成了我们这个世界的基础。它结合而成的粒子中包括质子和中子。但强互作用力的结合方式却极为奇特和复杂。


小说《三体》中出现的“强互作用力宇宙探测器”——也就是“水滴”,就是基于人类对强互作用力的认识,而进行的有趣想象。


理论上,质子和中子并非宇宙中仅有的两种由强互作用力结合而成的粒子。但是到目前为止,人类对其他的强互作用力粒子结合方式,了解极为有限。


要了解强互作用力及其奇异特性,可以通过了解电磁力入手。


电磁力相对简单。它是通过一种名叫“电荷(electric charge)”的特性,在粒子之间发生作用的。假如你拥有电荷,你就能感受到电磁力,并对电磁力作出反馈。电磁力是由光子负责传递的。光子本身没有电荷,且没有质量。电磁力的本质是光子的交换。

在理解电磁力的基础上,我们可以来尝试理解强互作用力。


参与强互作用力的粒子主要的一类叫“夸克(quark)”。夸克有6“味”,分别是上(up)、下(down)、顶(top)、底(bottom)、奇(strange)和粲(charm)。


夸克参与强互作用力的方式是通过一种和电荷类似,但又与电荷不同的特性——虽然它们本身也拥有电荷,并能够感受到电磁力。物理学家称这种与强互作用力有关的奇异特性为“色荷(color charge)”。


每一味的夸克都拥有三种“色”,分别是“红”、“绿”和“蓝”。但是这里的“色”并不是真正的颜色,而只是为了描述和区分这种奇特的、类似于电荷的特性,人为赋予的标签。


每一味夸克还都对应一种自转、电荷、色荷相反的“反夸克”。


夸克参与强互作用力,实际上是通过互相之间交换另外一组共8种粒子实现的。这组粒子被称为“胶子(gluon)”。它们的作用正如其名,是把夸克“粘”在一起。胶子本身也是带“色”的,且有质量。







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