Page 126 - 世界学

110 世 界学 Shi Jie Xue

成质子、中子、介子之类的更大粒子。介子是自旋为整数、重子数为零的强子，参
与强相互作用。介子属于强子类。根据夸克模型，介子是由一个夸克和一个反夸克

组成的束缚态，这一对夸克和反夸克可以是不同味的。
介子包括 π 介子、K 介子、ρ 介子、ω 介子，即都是玻色子。介子都不能稳

定存在，经历一定平均寿命后即转变为别种“粒子”。有的介子是荷电的，也有中
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性的。例如 π 介子有三种，π 和 π 质量为电子的 273.3 倍，电荷相反，互为正、反
粒子，而 π 是中性的，质量为电子的 264.3 倍，其反粒子就是它自身。荷电 K 介子
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K 和 K 互为正、反粒子，质量为 966.7mc；中性 K 介子 K，互为正、反粒子，质
量为 976mc。中性 K 介子在运动时有两种组合态。π、K、n 介子的自旋都是零，
有时称为标介子。通过核力的研究预言介子的存在，并推测它的质量介于电子与质
子之间。后来在宇宙线中先后发现了 μ 和 π 介子，μ 介子的质量为电子的 206.6 倍，

如今被正式命名为 μ 子，不归入介子而归入轻子一类，而 π 介子才是核力的媒介。
近几年在高能加速器中使粒子相互碰撞，新的介子（共振态）续有发现。

2. 胶子
强相互作用力本身可视为胶子的交换，而胶子本身又由夸克对组成，因而是介

子，胶子是传递夸克之间强相互作用的粒子（规范玻色子）。共 8 种，静质量为 0，
自旋为 1，具有色荷。带电粒子间的电磁相互作用是通过交换光子而实现的；与此

类比，具有色荷的夸克之间的强相互作用是通过交换胶子而实现的，所不同的是，
光子不带电荷，光子本身不能放出或吸收光子；胶子具有色荷，胶子之间也有强相
互作用，胶子本身可放出或吸收胶子。实验上还未发现自由状态的胶子，但 1968

年电子对质子的深度非弹性散射实验中，显示质子中有着点状结构，质子的能量只
有一半由带电的点状物质所携带，另一半则由中性的无电磁作用的组分所携带。按

照夸克模型及量子色动力学，这带电的点状结构是夸克，中性的组分就是胶子，实
验结果提供了可能存在胶子的迹象。1979 年在高能正负电子对撞实验中发现三喷

注现象，进一步显示了胶子的存在。
胶子是强相互作用的媒介子，带有色与反色并由于色禁闭而从未被探测器观察

到过。不过，像单个的夸克一样，它们产生强子喷注。在高能态环境下电子与正电
子的湮没有时产生三个喷注：一个夸克，一个反夸克和一个胶子是最先证明胶子存
在的证据。