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第五章 基本粒子和自然的力(5 / 9)

绕着太阳旋转样。人们将电磁吸引力描绘成是由于称作光子无质量自旋为1粒子交换所引起。而且,这儿所交换光子是虚粒子。但是,电子从个允许轨道改变到另个离核更近允许轨道时,以发射出实光子形式释放能量——如果其波长刚好,则为肉眼可以观察到可见光,或可用诸如照相底版光子探测器来观察。同样,如果个光子和原子相碰撞,可将电子从离核较近允许轨道移动到较远轨道。这样光子能量被消耗殆尽,也就是被吸收

第三种力称为弱核力。它制约着放射性现象,并只作用于自旋为1/2物质粒子,而对诸如光子、引力子等自旋为0、1或2粒子不起作用。直到1967年伦敦帝国学院阿伯达斯·萨拉姆和哈佛史蒂芬·温伯格提出弱作用和电磁作用理论后,弱作用才被很好地理解。此举在物理学界所引起震动,可与100年前马克斯韦统电学和磁学并驾齐驱。温伯格——萨拉姆理论认为,除光子,还存在其他3个自旋为1被统称作重矢量玻色子粒子,它们携带弱力。它们叫W+(W正)、W-(W负)和Z0(Z零),每个具有大约100吉电子伏质量(1吉电子伏为10亿电子伏)。上述理论展现称作自发对称破缺性质。它表明在低能量下些看起来完全不同粒子,事实上只是同类型粒子不同状态。在高能量下所有这些粒子都有相似行为。这个效应和轮赌盘上轮赌球行为相类似。在高能量下(当这轮子转得很快时),这球行为基本上只有个方式——即不断地滚动着;但是当轮子慢下来时,球能量就减少,最终球就陷到轮子上37个槽中个里面去。换言之,在低能下球可以存在于37个不同状态。如果由于某种原因,们只能在低能下观察球,们就会认为存在37种不同类型球!

在温伯格——萨拉姆理论中,当能量远远超过100吉电子伏时,这三种新粒子和光子行为方式很相似。但是,大部份正常情况下能量要比这低,粒子之间对称就被破坏。W+、W-和Z0得到质量,使之携带力变成非常短程。萨拉姆和温伯格提出此理论时,很少人相信他们,因为还无法将粒子加速到足以达到产生实W+、W-和Z0粒子所需百吉电子伏能量。但在此后十几年里,在低能量下这个理论其他预言和实验符合得这样好,以至于他们和也在哈佛谢尔登·格拉肖起被授予1979年物理诺贝尔奖。格拉肖提出过个类似电磁和弱作用理论。由于1983年在CERN(欧洲核子研究中心)发现具有被正确预言质量和其他性质光子三个带质量伴侣,使得诺贝尔委员会避免犯错误难堪。领导几百名物理学家作出此发现卡拉·鲁比亚和发展被使用反物质储藏系统CERN工程师西蒙·范德·米尔分享1984年诺贝尔奖。(除非你已经是巅峰人物,当今要在实验物理学上留下痕迹极其困难!)

第四种力是强作用力。它将质子和中子中夸克束缚在起,并将原子中质子和中子束缚在起。般认为,称为

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