Page 270 - 世界学

254 世 界学 Shi Jie Xue

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是短程力。但力程比弱相互作用的力程长，约为 10 cm，约等于原子核中核子间
的距离。③有更大的对称性。即在强相互作用中有更多的守恒定律。除实验中还没

有发现破坏的能量、动量、角动量、电荷、重子数和轻子数守恒外，在弱作用或电
磁作用中被破坏的宇称、C 宇称、同位旋、奇异数守恒及粲数和底数守恒。此外，

强作用还有一些近似的对称性，如 SU（3）味对称和手征对称性。④在深度非弹性
散射等一系列高能量实验中发现一些新现象，借助于理论分析，可解释为强作用在
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短距离（小于 10 cm）处随距离减小而变弱。
4. 强相互作用理论诠释

对强相互作用本质的了解一直是物理学中的困难问题。曾经提出过许多处理强
作用的理论和方法，但取得的成就都很有限。原因之一是理论中没有小参量，找不
到可靠的近似方法。由强子的夸克模型和规范场的概念出发提出了量子色动力学，

这个理论中强作用是组成强子的夸克之间通过一些称为胶子的规范粒子场传递的作
用。这个理论有在小距离处作用变弱的性质，称为渐近自由，已为实验证实，取得

了成功，被认为是强作用基本理论。该理论由组成强作用粒子（强子）的相互作用
统一地描述强子结构和强子之间作用。

按照夸克模型，与量子电动力学中传递电磁作用的光子相对应，这里有自旋为
1 的规范粒子（胶子），可被夸克所吸收或发射，并传递夸克之间的色作用力。这

种力把夸克束缚在强子中，是两个强子之间的通常的强作用力的来源。
研究表明，规范场的自作用能够产生相反的效果，使得在真空中的色荷吸引真
空中产生的规范粒子，在其周围聚集相同的色荷，造成反屏蔽的效应。这种情况下

量子色动力学有渐近自由的性质，即随着时空距离的变小相互作用变弱。按照不确
定度关系，小的时空距离相应于大的能量动量。

量子色动力学中夸克的质量不大，胶子的质量为零，它们应当很容易产生，因
此必须解释为什么没有在实验中观察到这些粒子。设想夸克和胶子是由于规范场相
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互作用的动力学原因而被禁闭在强子半径 10 cm 的范围内的，这个图像给出色禁
闭，色禁闭在量子色动力学中是成立的。

（二）电磁相互作用（长程力）

电磁力经常表现为两种作用，即电力和磁力，但是它们的作用源实际上都是电

荷，它们既能相互转化，也能相互作用，所以它们在本质上是一种力。电磁力是保