耦合常数

当两样东西相互作用时，你可以问：有多强？一场轻声交谈和一场对吼，传递的能量大不相同；一块微弱的磁铁和一块强力的磁铁，对一颗钉子的吸引也截然不同。在粒子物理里，那个决定某种力多么牢地抓住粒子的数，叫做耦合常数。它就是把每一种相互作用调高或调低的旋钮——耦合小，意味着效应微弱、罕见；耦合大，意味着效应强烈、频繁。

标准模型里的每一种力都有自己的耦合常数，附着在粒子相遇并发生相互作用的那个点上（即“顶点”）。在电磁学里，相关的数是精细结构常数，约为 1/137——很小，这正是为何电磁效应虽无处不在，却弱到可以这样计算：把每一次光子交换当作在上一次基础上的一个小修正。强相互作用的耦合较大，弱相互作用的居中。耦合出现在费曼图的每一个顶点上，所以一个需要许多顶点的过程，会被多个耦合因子压低——这也是为何耦合小时，物理学家可以先只数最简单的图来计算。

耦合常数属于那一小撮你必须测量、再用手填进标准模型的数；理论并不预言它们的数值，只规定它们如何把其余一切联系起来。它们在几乎每一项关于反应多频繁发生、粒子多快衰变的计算中都居于核心。最深刻的转折、也是一个需要纠正的常见误解：耦合“常数”其实并不恒定。它们随相互作用的能量而改变——这一现象叫做跑动——所以一种力的强度取决于你探测它有多猛，这一事实正是渐近自由与大统一的核心所在。