物理學家首次精確測得「弱核力」
弱核力/弱相互作用，即電子和質子間的作用力。最近，「傑佛遜物理實驗室」的物理學家進行了一項突破性的實驗，利用粒子物理學的一個古怪特性，首次精確測得弱核力。
在自然界里，粒子間的相互作用可以分為四類——引力相互作用(引力)、電磁相互作用(電磁力)、強相互作用(強核力)、弱相互作用(弱核力)。在能量足夠高時，這四種相互作用也可以結合在一起。
我們最熟悉的是引力相互作用。它使樹上的蘋果往地下落，而不往天上飛。在這四種力中，它也是最弱的——只有面對行星、恆星等龐然大物時，我們才會注意它的效果。其次，我們同樣熟悉的還有電磁相互作用。質子和電子帶有相反電荷，它們通過光子相互吸引。
強弱相互作用的作用距離都非常短。強相互作用是最強的力，它使夸克通過膠子結合成質子和中子。最後是奇特的弱相互作用。在弱核力的作用下，中子可以轉化為質子(附帶一個電子和一個電反中微子)。雖然弱核力遠不如引力弱，但跟強核力、電磁力比起來，還是微弱得多。因此，物理學家一直無法精確測量弱核力。
這回，科學家巧妙地利用粒子物理學的一個古怪特性，成功精確測得弱核力。在物理學中，大部分東西都遵循著某種平衡或對稱的規則，交換某些宇宙特性不會造成任何差異。舉例而言：如果瞬間交換所有正負電荷，萬事萬物幾乎不會發生變化；同樣的，就算時間倒流，我們也不會注意到；空間稍微怪異一些，如果我們在某面巨型宇宙鏡子里顛倒萬物的位置，大部分東西也不會發生變化。
不過，弱核力卻是個例外。它在分解粒子時，具有旋向性偏好(左旋或右旋)。如果宇宙突然顛倒，我們會注意到這種變化。這種不對稱性構成了本實驗的基礎。
當我們旋轉電子(左旋或右旋)，並將它們拋向質子時，電子會以某種精確方式進行彈跳，彈跳方式取決於旋轉方向(或稱螺旋性)。每散射10億個電子，這兩種旋轉方向的差異總計小於300。科學家通過精確測量這種微小差異，判斷出質子的弱核力。實驗結果符合「標準模型」的預測，因此算不上什麼重大成就——如果偏離預測，那就說明可能存在某種未知的基本作用力。
本文譯自 sciencealert，由譯者 蛋花 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
原作者：MIKE MCRAE
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