Page 112 - 世界学

096 世 界学 Shi Jie Xue

同样也可以束缚在一起形成束缚态。两个互相吸引的夸克会得到色中性：一个夸克
带色荷 ξ 与一个带色荷—ξ 的反夸克结合后形成色荷为零（或“白”色）的无色

介子。跟基本光学的颜色叠加一样，把三个色荷互不相同的夸克或三个这样的反夸
克组合在一起，就会同样地得到“白”的色荷，成为一个无色的重子或反重子。

在现代粒子物理学中，联系粒子相互作用的是一种叫规范对称的局域对称群。
色对称性 SU(3)，一般简写成 SU(3)c，是夸克色荷的规范对称群，也是描述量子色

动力学的对称群。物理学定律不受空间方向（如 x、y 及 z）所限，即使坐标轴旋
转到一个新方向定律依然不变。量子色动力学的物理也一样，不受三维色空间的方

向影响。色空间的三个方向分别为蓝、红和绿。SU(3)c 的色变与色空间的“旋转”
相对应（数学上，色空间是复数空间）。每一种夸克味 f 下面都有三种小分类 fB、
fG 和 fR，对应三种夸克色——蓝、绿和红。它们形成一个三重态：一个有三个分

量的量子场，并且在变换时遵从 SU(3)c 的基础表示。这个时候 SU(3)c 应是局部的。
换句话说，就是容许变换随空间及时间而定。所以说，这个局部表示决定了强相互

作用的性质，尤其是有八种载力的胶子这一点。
5. 夸克质量

在提及夸克质量时，需要用到两个词：一个是“夸克质量”，即在电弱对称破
缺后夸克获得的质量；另一个是“组份夸克质量”，它是夸克质量加上其周围胶子

场强作用而形成的质量。这两个质量的数值一般相差甚远。一个强子中的大部分的
质量都属于把夸克束缚起来的胶子，而不是夸克本身。尽管胶子的质量为零，它们
拥有相互作用能—更准确地说应为量子色动力学产生的束缚能—就是它把夸克结合

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成强子所提供的能量。例如，一个质子的质量约为 938MeV/c 其中三个价夸克大概
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只有 11MeV/c ，其余大部分质量都可以归咎于胶子强相互作用产生的束缚能。
标准模型假定所有粒子的质量都是来自希格斯（Higgs）机制的对称破缺，而
这个机制跟在 2013 年被欧洲核子研究中心确定发现的希格斯玻色子有关系。顶夸
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克有着很大的质量，一个顶夸克大约跟一个金原子核一样重（~173GeV/c ），而透
过研究为什么顶夸克的质量那么大，物理学家希望能找到更多有关夸克及其他基本

粒子的质量来源。

（三）夸克模型的证明

盖尔曼发现自己可以建立起原子核分裂或者合成的简单反应模式。但是有几个