耦合常數

當兩樣東西交互作用時，你可以問：有多強？一場輕聲交談和一場對吼，傳遞的能量大不相同；一塊微弱的磁鐵和一塊強力的磁鐵，對一顆釘子的吸引也截然不同。在粒子物理裡，那個決定某種力多麼牢地抓住粒子的數，叫做耦合常數。它就是把每一種交互作用調高或調低的旋鈕——耦合小，意味著效應微弱、罕見；耦合大，意味著效應強烈、頻繁。

標準模型裡的每一種力都有自己的耦合常數，附著在粒子相遇並發生交互作用的那個點上（即「頂點」）。在電磁學裡，相關的數是精細結構常數，約為 1/137——很小，這正是為何電磁效應雖無處不在，卻弱到可以這樣計算：把每一次光子交換當作在上一次基礎上的一個小修正。強交互作用的耦合較大，弱交互作用的居中。耦合出現在費曼圖的每一個頂點上，所以一個需要許多頂點的過程，會被多個耦合因子壓低——這也是為何耦合小時，物理學家可以先只數最簡單的圖來計算。

耦合常數屬於那一小撮你必須測量、再用手填進標準模型的數；理論並不預言它們的數值，只規定它們如何把其餘一切聯繫起來。它們在幾乎每一項關於反應多頻繁發生、粒子多快衰變的計算中都居於核心。最深刻的轉折、也是一個需要糾正的常見誤解：耦合「常數」其實並不恆定。它們隨交互作用的能量而改變——這一現象叫做跑動——所以一種力的強度取決於你探測它有多猛，這一事實正是漸近自由與大統一的核心所在。