夸克與強交互作用
剩餘強(核)力(residual strong force)
原子核是質子和中子的一團緊密團塊。但質子全都帶正電荷,而同號電荷在如此近的距離上會猛烈相斥——那麼是什麼阻止了原子核把自己炸開?答案是剩餘強力:質子和中子之間一種強大卻短程的吸引,它壓倒了它們的電斥力,把它們束縛在一起。
微妙之處在於:這與基本的強交互作用並不完全相同。真正的強交互作用由 QCD 描述,通過膠子直接作用於夸克之間,深藏在每個質子和中子內部。質子和中子整體上是無色的,所以在遠處感受不到淨的強交互作用。但在極近處,那點內部的強交互作用會滲漏出來一些——就像兩個電中性的原子仍能通過微弱的剩餘電力相互吸引、組成分子一樣。這滲漏出來的剩餘部分就是剩餘強力,它主要不是由膠子直接傳遞,而是由 π 介子——最輕的由夸克構成的粒子——傳遞的。
核物理正是建立在這種剩餘力之上。它解釋了原子核為何聚合在一起、為何存在一個最穩定的核大小(在鐵附近),以及為何聚變(合併輕核)和裂變(分裂重核)都能釋放能量。它在自己極小的作用範圍內強得驚人——幾個 10^-15 米——但超出該範圍後衰減極快,以至於相隔較遠的原子核幾乎完全感受不到它,這正是原子核不會簡單地團成越來越大的塊的原因。
兩個中子之間根本沒有電力,可它們在原子核內部仍然相互吸引——這純粹靠剩餘強力,主要由交換的 π 介子來傳遞。
核力是強交互作用越出無色質子和中子之外的剩餘作用。
舊教科書把這個直接叫做「強力」或「核力」。用現代語言說,基本的強交互作用通過膠子作用於夸克;核力則是它殘餘的、由 π 介子中介的影子——密切相關,但並不等同。
又稱
另見