夸克与强相互作用
胶子(gluon)
/ GLOO-on /
自然界的力由来回传递的信使粒子来传递,就像两个溜冰的人靠抛接一个球来彼此影响。电磁由光子传递。强相互作用——把夸克束缚在质子和中子内部的那种力——由一种叫胶子的粒子传递,因为它像胶水一样起作用而得名。它是已知最强大的力的载体。
胶子和光子一样是无质量的,以光速行进,但在一个关键之处更为奇特。光子不带电荷,所以光束彼此径直穿过。胶子则相反:它本身带有色荷——同时带一份色和一份反色。所以胶子不仅束缚夸克,还彼此束缚。当一个夸克发射或吸收一个胶子时,夸克的颜色会改变,而胶子把那份颜色带走,使账目保持平衡。胶子总共有八种不同的类型。
由于胶子彼此作用,强相互作用表现出一种其他任何力都没有的方式:它不像引力或电磁那样随距离减弱。设想两个夸克之间的胶子聚拢成一根绷紧的管子或弦;把夸克拉开,这根弦只会储存越来越多的能量,绝不松手。胶子的这种「自粘性」是禁闭的根源,是质子质量大部分纯属强相互作用能量的原因,也是高能碰撞中那一束束粒子(称为喷注)的根源。
一个红夸克可以通过发射一个「红—反蓝」胶子而变成蓝;胶子把颜色的变化带走,使总色得到守恒。
胶子带色,因此它们在夸克之间穿梭传递强相互作用时,会改变夸克的颜色。
粗看三种色与三种反色似乎给出九种胶子,但有一种无色的组合被排除掉了,剩下八种。这个数目不是猜的——它由 QCD 的 SU(3) 对称性推出,并由胶子产生的频率所证实。
又称
另见