Page 268 - 世界学

252 世 界学 Shi Jie Xue

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和弱相互作用力都是短程力，它们的作用距离分别只有 10 cm 和 10 cm，传递它
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们作用的“媒介”粒子是有质量的胶子和玻色子 W 、W、Z 粒子。
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基本力的相对强度：若万有引力为 1，则弱力为 10 ：电磁力为 10 ：强力为
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10 ，而这四种作用范围不同，弱力、强力主要是组成原子核的作用力，电磁力主
要是组成分子，万有引力则在组成自然界中起主要作用。每一种力都有其作用的根
源。宏观长程作用力——万有引力和电磁力的作用源分别是质量和电荷，换句话
说，万有引力源于质量，电磁力则源于电荷。亚核水平的两种短程力——强相互作
用力和弱相互作用力与宏观长程作用力一样，也有自己的作用源。物理学家把强相

互作用力的作用源称为“颜色”，把弱相互作用力的作用源称为“弱荷”。质量、
电荷、颜色和弱荷等四种“荷”分别是四种作用产生的根源，它们的量越多，各
种力的作用也就越强，亦即作用力越大。“荷”具有选择性，质量只能作用（吸

引）质量，电荷只能作用（吸引和排斥）电荷，颜色只能作用颜色，弱荷只能作用
弱荷。

（一）强相互作用力

1. 强相互作用力的一般概念
强相互作用力是较晚发现的，也是最难理解的力之一。这种力不仅仅发生在质
子和中子之间，所有的强子之间都有这种作用。由于强子是由夸克组成的，因此夸

克间的作用才是最基本的力。电荷只有正电荷和负电荷两种，而夸克则有六种，所
以强子中三个关联的夸克的相互作用比电磁力要复杂得多。它的“荷”，即颜色有

三种，分别称为红（R）、绿（G）和蓝（B），记作 uR、uG 和 uB。与此颜色相对应，
物理学家又非常浪漫地用“味道”这个词来区别 u、d、c、s、t、b 六种夸克的不同。

颜色在强相互作用中的地位相当于电荷在电磁作用中的地位。
最早认识到的质子、中子间的核力属于强相互作用，是质子、中子结合成原子

核的作用力，后来进一步认识到强子是由夸克组成的，强作用是夸克之间的相互作
用力。强作用最强，也是一种短程力。其理论是量子色动力学，强作用是一种色相
互作用，具有色荷的夸克所具有的相互作用，色荷通过交换 8 种胶子而相互作用，

在能量不是非常高的情况下，强相互作用的媒介粒子是介子。强作用具有最强的对
称性，遵从的守恒定律最多。强作用引起的粒子衰变称为强衰变，强衰变粒子的平

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均寿命最短，为 10 ~10 s，强衰变粒子称为不稳定粒子或共振态。