夸克与强相互作用
剩余强(核)力(residual strong force)
原子核是质子和中子的一团紧密团块。但质子全都带正电荷,而同号电荷在如此近的距离上会猛烈相斥——那么是什么阻止了原子核把自己炸开?答案是剩余强力:质子和中子之间一种强大却短程的吸引,它压倒了它们的电斥力,把它们束缚在一起。
微妙之处在于:这与基本的强相互作用并不完全相同。真正的强相互作用由 QCD 描述,通过胶子直接作用于夸克之间,深藏在每个质子和中子内部。质子和中子整体上是无色的,所以在远处感受不到净的强相互作用。但在极近处,那点内部的强相互作用会渗漏出来一些——就像两个电中性的原子仍能通过微弱的剩余电力相互吸引、组成分子一样。这渗漏出来的剩余部分就是剩余强力,它主要不是由胶子直接传递,而是由 π 介子——最轻的由夸克构成的粒子——传递的。
核物理正是建立在这种剩余力之上。它解释了原子核为何聚合在一起、为何存在一个最稳定的核大小(在铁附近),以及为何聚变(合并轻核)和裂变(分裂重核)都能释放能量。它在自己极小的作用范围内强得惊人——几个 10^-15 米——但超出该范围后衰减极快,以至于相隔较远的原子核几乎完全感受不到它,这正是原子核不会简单地团成越来越大的块的原因。
两个中子之间根本没有电力,可它们在原子核内部仍然相互吸引——这纯粹靠剩余强力,主要由交换的 π 介子来传递。
核力是强相互作用越出无色质子和中子之外的剩余作用。
旧教科书把这个直接叫做「强力」或「核力」。用现代语言说,基本的强相互作用通过胶子作用于夸克;核力则是它残余的、由 π 介子中介的影子——密切相关,但并不等同。
又称
另见