夸克与强相互作用
胶子自相互作用(gluon self-interaction)
把两束手电筒的光交叉照射,什么也不会发生——它们径直穿过彼此,毫发无损。这是因为光由光子构成,而光子不带电荷,所以彼此「看不见」。强相互作用的信使——胶子——却截然不同:胶子不会彼此穿过。它们会抓住、偏折、并粘附彼此。这就是胶子自相互作用,可以说是强相互作用最重要的单一特征。
原因说起来很简单。一个力的载体,会与它所传递之力对应的那种荷发生作用。光子传递电力,但光子本身电中性,所以光子无视光子。胶子传递色力——而胶子本身就带色荷(一份色加一份反色)。在自己所中介的那种力下也带荷,胶子便直接彼此作用:两个胶子可以散射,一个胶子可以分裂成两个。用费曼图的语言说,存在纯由胶子线构成、毫无夸克身影的顶点。
强相互作用几乎所有的奇异之处都可追溯到这一点。胶子自相互作用是力不随距离消退、从而导致禁闭的原因;是耦合跑动方向与电磁相反、从而带来渐近自由的原因;也是高能碰撞中喷出由胶子独自播种的额外喷注的原因。它是数学家所称非阿贝尔规范理论的标志——这是更深一层的理论类别,QCD 是其首要的物理范例,弱相互作用也属于它,而电磁则不属于。
QCD 允许三胶子和四胶子顶点——一个胶子分裂成两个胶子——其中没有夸克参与。QED 中的光子没有这样的自顶点。
胶子与胶子耦合;光子从不与光子耦合。这一差别塑造了整个强相互作用。
这是强相互作用如此不同于电磁的根本原因。若抽掉胶子自相互作用,QCD 将完全失去禁闭和渐近自由——它不是一个次要细节,而是整个理论的引擎。
又称
另见