|
粒子物理學家可能看起來像一堆干巴巴的東西,但它們也有樂趣。例如:為什么會有“奇異夸克”這樣的東西?但當涉及到基本的核力量時,它們并不會四處亂動:自然界中最強大的力量被簡單地稱為“強力”,而正是這種力量將宇宙維系在一起。 要找出強作用力是什么,我們需要對物理學家所謂的基本粒子有一個基本的了解。讓我們從一個原子開始例如氦。一個氦原子有兩個電子兩個中子和兩個質子,它們共同組成原子核。對于大多數(shù)高中化學課來說,這是微小顆粒的終點。 但是我們可以把視角放得更遠:這些質子和中子是由一種叫做夸克的粒子組成。夸克被稱為基本粒子,因為它們不能被進一步分裂。它們是小的粒子了。但自然界中卻存在兩種基本粒子,另一種是輕子??淇撕洼p子各有六種“味”,每一種都有其對應的反物質。 到目前為止是什么力量將整個宇宙維系在一起還存在很多未解之謎,其中最重要的一個我們稱之為標準模型,是關于粒子物理的所有理論。這些部分是基本的力量。有兩種力量可能是我們熟悉的:引力以及電磁力,引力是有質量的兩個粒子之間相互吸引的力,電磁是有電荷的兩個粒子之間相互吸引或排斥的力。另外兩種力被稱為核力,我們對它們并不是非常熟悉,因為它們只發(fā)生在原子尺度上。它們被稱為弱力和強力。弱力在電子和中微子(另一種輕子)之間起作用,當然,它是我們在這里要討論的強大的力。 是什么力量將夸克結合在一起,就像質子和中子一樣形成了強子?物理學家首先構想了這個力的存在,以解釋為什么一個原子的原子核可以有多個帶正電荷的質子,并且它們仍可以結合在一起。如果我們曾經玩過磁鐵,我們就會知道正電荷總是會擊退另一個正電荷。最終,科學家們發(fā)現(xiàn),強大的力量不僅把質子聚集在原子核中,而且還把夸克聚集在質子本身。這個力實際上來自一種叫做玻色子的力載體粒子。(我們一定還記得2012年希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)吧?)施加這種強大力量的特殊玻色子被稱為“膠子”,因為它把原子核“粘合”在一起。 這就是強大的力量迷人的地方:它不像電磁力,當我們把兩個帶電粒子分開時這種強力會減小,以至于限制了兩個夸克的距離。一旦它們達到那個極限,那就是魔法發(fā)生的時候:它們分離所需的巨大能量被轉換成質量,它遵循愛因斯坦著名的方程E=mc2,這就是宇宙中最強大的力量,這種力量足以將能量轉化為物質,也就是我們所知道構成物質的東西。 |
|
|