强相互作用力：强相互作用是作用于原子核内强子之间的力，是目前所知的四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离最短的(大约在10-15～10-10米范围内)。

　　最早研究的强相互作用是核子(质子或中子)之间的核力，它是使核子结合成原子核的作用。现代科学证明强相互作用的产生与夸克、胶子有关。夸克与胶子构成了原子核内的质子与中子，所有的中子都是由三个夸克组成的，反中子则是由三个相应的反夸克组成，比如质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。原子核的强相互作用其实就是夸克与胶子的作用，胶子是玻色子，传递强作用力。而现代科学也证明，原子核有自己的振动与旋转。

　　1973年，维尔切克、格罗斯、波利策三位物理学家用完美的数学公式提出了一种新理论。乍一看他们的理论是完全矛盾的，因为对他们的数学结果的解释表明，夸克间的距离越近，强作用力越弱。当夸克间彼此非常接近时，强作用力是如此之弱，以至它们的行为完全就像自由粒子，物理学家们将这种现象称为“渐近自由”。反之当夸克间的距离越大时，强作用力就越强，这种特性可用弹簧的性质来比喻，即弹簧拉得越长，作用力就越强。

　　渐近自由理论解释了组成质子和中子的夸克为何从来都不会分离的现象。这一发现导致了一个全新的理论——量子色动力学的诞生。这一理论对标准模型有着重要的贡献。标准模型描述了与电磁力、强作用力、弱作用力有关的所有物理现象。在量子色动力学家的帮助下，物理学家终于能够解释为什么夸克只有在极高能的情况下它才会表现为自由粒子。在质子和中子中，夸克总是像“三胞胎”一样出现。

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　　粒子尺度下的两种力。我们先来说说弱相互作用。我们现在知道了弱相互作用的理论指出，它是由W及Z玻色子的交换(即发射或吸收)所引起的，由于弱力是由玻色子的发射(或吸收)所造成的，所以它是一种非接触力。这种发射中最有名的是β衰变，它是放射性的一种表现。

　　重的粒子性质不稳定，由于Z及W玻色子比质子或中子重得多，所以弱相互作用的作用距离非常短。这种相互作用叫做“弱”，是因为它的一般强度，比电磁及强核力弱好几个数量级。

　　大部份粒子在一段时间后，都会通过弱相互作用衰变。弱相互作用有一种独一无二的特性——那就是夸克味变——其他相互作用做不到这一点。另外，它还会破坏宇称对称及CP对称。夸克的味变使得夸克能够在六种“味”之间互换，这一点本身就说明了她与强相互作用力关系密切。

　　由于弱相互作用载体粒子(W及Z玻色子)质量很大(约 90 GeV/c2)，所以他们的寿命很短：平均寿命约为 3 × 10-25【10负25次方】秒。

　　弱相互作用的耦合常数(相互作用强度的一个指标)介乎10−7【10的负7次方】与10−6【10的负6次方】之间，而相比下，强相互作用的耦合常数约为1，故就强度而言，弱相互作用是弱的。

　　弱相用作用的作用距离很短(约为10−17–10−16m)。在大约10−18米的距离下，弱相互作用的强度与电磁大约一致;但在大约3×10−17的距离下，弱相互作用比电磁弱一万倍。

　　在标准模型中，弱相互作用会影响所有费米子，还有希格斯玻色子;弱相互作用是除引力相互作用外唯一一种对中微子有效的相互作用。弱相互作用并不产生束缚态(它也不需要束缚能)——引力在天文距离下这样做，电磁力在原子距离下这样做，而强核力则在原子核中这样做。

　　她最明显的过程是由第一项特点所造成的：味变。比方说，一个中子比一个质子(中子的核子拍档)重，但它不能在没有变味(种类)的情况下衰变成质子，它两个“下夸克”中的一个需要变成“上夸克”。由于强相互作用和电磁相互作用都不允许味变，所以它一定要用弱相互作用;没有弱相互作用的话：夸克的特性，如奇异及魅(与同名的夸克相关)，会在所有相互作用下守恒。因为弱衰变的关系，所以所有介子都不稳定。在β衰变这个过程下，中子里面的“下夸克”，会发射出一个虚W−玻色子，它随即衰变成一电子及一反电中微子。

　　由于玻色子的大质量，所以弱衰变相对于强或电磁衰变，强度是比较低的，因此发生得比较慢。例如，一个中性π介子在通过电磁衰变时，寿命约为10-16秒;而一个带电π介子的通过弱核力衰变时，寿命约为10-8秒，是前者的一亿倍。相比下，一个自由中子(通过弱相互作用衰变)的寿命约为15分钟。

　　接下来我看看最后一种力，强相互作用力。最早研究的强相互作用是核子(质子或中子)之间的核力，它是使核子结合成原子核的相互作用。自1947年发现与核子作用的π介子以后，实验陆续发现了几百种有强相互作用的粒子，这些粒子统称为强子。作用距离第二短的。

　　核子之间的核力就是强相互作用。她抵抗了质子之间的电磁力，把质子和中子牢牢束缚在原子核内，保证了原子核内部的稳定。 随着研究的深入，我们知道了，强相互作用力跟夸克，胶子有密切关系。

　　也就是后来发现质子和中子都不是基本粒子，都是由更小的夸克粒子所组成。最基本作用力是将夸克束缚在质子和中子中的作用力，核子之间的强作用力其实是上述作用力的副作用。量子色动力学解释夸克中带有一种称为色荷的物质(色荷和肉眼可见的颜色没有任何关系)。带有不同色荷的夸克因着强相互作用会互相吸引，其中的介质是一种称为胶子的粒子。

　　可以这样通俗的说，是胶子将夸克组合为强子。所以她是一种复合粒子。我们对于夸克的了解，就是通过强子来间接了解的。还不是直接观测夸克的。这个我在一开始写这本书的时候，提到过。

　　强相互作用比其他三种基本作用有更大的对称性，也就是说，在强相互作用中有更多的守恒定律。强相互作用不像引力和电磁相互作用那样是长程力而是短程力。但是它的力程比弱相互作用的力程长，约为10^15 m。大约等于原子核中核子间的距离。

　　四种力，我已经给大家介绍完了。即使我找更多的资料，让大家的理解和认识，也远远不够。

　　我们所认知的四种基本相互作用：强相互作用，电磁相互作用，弱相互作用，引力。除去引力，另三种相互作用都找到了合适满足特定对称性的量子场论来描述。强作用有量子色动力学;电磁相互作用有量子电动力学，理论框架建立于1920到1950年间;弱作用有费米点作用理论。后来弱作用和电磁相互作用实现了形式上的统一，通过希格斯机制产生质量，建立了弱电统一的量子规范理论，即GWS(Glashow, Weinberg, Salam)模型。量子场论成为现代理论物理学的主流方法和工具。