深入了解什么是物理学中的强力 _强力

【深入了解什么是物理学中的强力】强力或强核力是自然界的四种基本力之一，与引力、电磁力和弱力并列。顾名思义，强力是四种力中最强的一种。它将物质的基本粒子，即夸克，结合起来形成更大的粒子。

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但在2023年8月，一项新的发现让强力受到了质疑。通过用一束含有9个质子的氟-29同位素轰击一种氧同位素，物理学家终于创造出了氧-28——这是一种预计非常稳定的稀有氧同位素。唯一的问题是，它并不稳定。氧-28在一皮秒内衰变，或者说是一秒的十万亿分之一。这让物理学家们感到困惑，也让标准模型（五十年来描述粒子应该如何行为的理论）受到了怀疑。
标准模型中的强力

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粒子物理学的主导理论是标准模型，它描述了物质的基本构成单元以及它们之间的相互作用。这个理论是在20世纪70年代初发展起来的，并且经过多次实验，已经成为一个经过良好检验的物理学理论，根据欧洲核子研究中心的说法。在标准模型下，最小、最基本的元素粒子之一，或者说不能被分割成更小部分的粒子，就是夸克。这些粒子是一类称为强子的大质量粒子的构成单元，其中包括质子和中子。科学家们还没有看到任何迹象表明有比夸克更小的东西，但他们仍在寻找。
强力最初被提出来解释为什么原子核不会飞散开来。看起来它们会这样做，因为原子核中带正电荷的质子之间存在排斥性的电磁力。后来物理学家发现，强力不仅将原子核结合在一起，而且还负责将组成强子的夸克结合在一起。“强力相互作用在……将强子结合在一起方面很重要。”根据杜克大学物理课程材料《四种力》所说。“基本强相互作用将一个强子内部的夸克结合在一起，而残余力将不同的强子结合在一起，比如原子核中的质子和中子。”
夸克和强子

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夸克是构成所有物质的基本粒子之一。它们不能单独存在，而必须与其他夸克或反夸克（它们的反粒子）结合在一起形成复合粒子。这些复合粒子统称为强子，因为它们受到强力的约束。
根据标准模型，夸克有六种类型或“味道”，分别是上、下、奇、异、顶和底。每种类型都有不同的质量和电荷。上、下和奇夸克是最早被发现和最常见的类型，而异、顶和底夸克则是更重、更不稳定的类型，只能在高能量的粒子碰撞中产生。
夸克和反夸克可以以两种方式结合在一起形成强子：一种是由三个夸克组成的重子，如质子和中子；另一种是由一个夸克和一个反夸克组成的介子，如π介子和K介子。重子和介子都有零色，这意味着它们不受到强力的影响。然而，它们内部的夸克和反夸克仍然受到强力的约束，不能被分离出来。
夸克的味道和颜色

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除了味道和电荷之外，夸克还有另一个重要的属性，即颜色。这个属性与视觉上的颜色没有任何关系，而是类似于电荷。就像电荷是电磁力的来源一样，颜色是强力的来源。没有颜色的粒子，如电子等轻子，不受强力的作用；有颜色的粒子，主要是夸克，受强力的作用。
颜色有三种可能的值：红、蓝和绿。反夸克则有相反的颜色：反红、反蓝和反绿。当三个不同颜色的夸克结合在一起形成重子时，它们的颜色相互抵消，得到零色。当一个颜色和一个反颜色的夸克结合在一起形成介子时，它们的颜色也相互抵消，得到零色。这就是为什么只有零色的强子才能存在的原因。
胶子

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在强相互作用中，夸克之间交换胶子，胶子是强力的载体。胶子就像光子（电磁力的信使粒子）一样，是没有质量、自旋为1的粒子。然而，与光子不同的是，胶子带有颜色，这意味着它们受到强力的作用，并且可以自己相互作用。
胶子有8种可能的类型或“态”，每种态都由两种不同颜色或反颜色组成。例如，红-反蓝、蓝-反绿、绿-反红等。当一个红夸克发射一个红-反蓝胶子时，它会变成一个蓝夸克，并将胶子传递给另一个夸克。这样就实现了夸克之间的强相互作用。
残余强力