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第12章 (第4/5页)

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物理学家作出此发现的卡拉·鲁比亚和发展了被使用的反物质储藏系统的cern工程师西蒙·范德·米尔分享了1984年的诺贝尔奖。(除非你已经是巅峰人物,当今要在实验物理学上留下痕迹极其困难!)

第四种力是强作用力。它将质子和中子中的夸克束缚在一起,并将原子中的质子和中子束缚在一起。一般认为,称为胶子的另一种自旋为1的粒子携带强作用力。它只能与自身以及与夸克相互作用。强核力具有一种称为禁闭的古怪性质:它总是把粒子束缚成不带颜色的结合体。由于夸克有颜色(红、绿或蓝),人们不能得到单独的夸克。反之,一个红夸克必须用一串胶子和一个绿夸克以及一个蓝夸克联结在一起(红+绿+蓝=白)。这样的三胞胎构成了质子或中子。其他的可能性是由一个夸克和一个反夸克组成的对(红+反红,或绿+反绿,或蓝+反蓝=白)。这样的结合构成称为介子的粒子。介子是不稳定的,因为夸克和反夸克会互相湮灭而产生电子和其他粒子。类似地,由于胶子也有颜色,色禁闭使得人们不可能得到单独的胶子。相反地,人们所能得到的胶子的团,其迭加起来的颜色必须是白的。这样的团形成了称为胶球的不稳定粒子。

色禁闭使得人们观察不到一个孤立的夸克或胶子,这事实使得将夸克和胶子当作粒子的整个见解看起来有点玄学的味道。然而,强核力还有一个叫做渐近自由的性质,它使得夸克和胶子成为定义得很好的概念。在正常能量下,强核力确实很强,它将夸克很紧地捆在一起。但是,大型粒子加速器的实验指出,在高能下强作用力变得弱得多,夸克和胶子的行为就像自由粒子那样。图是张一个高能质子和一个反质子碰撞的照片。

图一个质子和一个反质子在高能下碰撞,产生了一对几乎自由的夸克。

统一电磁和弱力的成功,使许多人试图将这两种力和强核力合并在所谓的大统一理论(或gut)之中。这名字相当夸张,所得到的理论并不那么辉煌,也没能将全部力都统一进去,因

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