Page 113 - 世界学

第三章 微观世界学 097

模式似乎并不遵循守恒定律。之后他意识到如果质子和中子不是基本物质，而是由
3 个更小的粒子构成，那么他就可以使所有的碰撞反应都遵循简单的守恒定律了。

经过两年的努力，盖尔曼证明了这些更小的粒子肯定存在于质子和中子中。他将之
命名为夸克。

杰罗姆·弗里德曼、亨利·肯德尔和斯坦福直线加速器中心（SLAC）的
理查德·泰勒（Richard Taylor），因 1967 年至 1973 年期间在斯坦福（Stanford）

利用当时最先进的二公里电子直线加速器就电子对质子和中子的深度非弹性散射所
做的一系列开创性的实验工作而荣获 1990 年诺贝尔物理学奖。这说明，人们在科

学上最终承认了夸克的存在。
以后，在欧洲核子研究中心的重液泡室做的中微子非弹性散射，对斯坦福直线
加速器中心的实验结果做了有力的扩展。后来的 μ 子深度非弹性散射、电子—正电

子碰撞、质子—反质子碰撞、强子喷注都显示了夸克—夸克相互作用。所有这些都
强有力地证明了强子的夸克结构。

由于夸克的点状结构与它们在强子中的强约束的矛盾。夸克理论不能完全唯一
地解释实验结果，获得诺贝尔奖的实验表明质子还包含有电中性的结构，不久发现

这就是“胶子”。在质子和其他粒子中胶子把夸克胶合在一起。1973 年格罗斯、
威耳茨克（F. Wilczek）和鲍里泽尔（H.D. Politzer）认为，如果夸克之间的相互作

用是由色规范胶子引起的，夸克之间的耦合在短距离内呈对数减弱。这个理论（后
来被叫做量子色动力学）很容易地解释了斯坦福直线加速器中心的所有实验结果。
另外，渐近自由的反面，远距离耦合强度的增加（叫红外奴役）说明了夸克禁闭的

机制。盖尔曼 1972 年在第十六届国际高能物理会议上说：“理论上并不要求夸克
在实验室中是真正可测的，在这一点上像磁单极子那样，它们可以在想象中存在。”

总之，斯坦福直线加速器中心的电子非弹性散射实验显示了夸克的点状行为，它是
量子色动力学的实验基础。

由于一种叫“夸克禁闭”的现象，夸克不能够直接被观测到，或是被分离出来，
只能够在强子里面找到。基于这个原因，我们对夸克的所知大都是间接的来自对强

子的观测。