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一種基本粒子,強力比電磁力強100倍,和光子一樣靜止質量為零

目前實驗上已發現的基本粒子中,光子和膠子的質量為零;另外,中微子的質量幾乎等於零,但具體數值還未知;還有,理論上引力子的靜止質量也為零,但是引力子的存在性還未被實驗證實。

其中,光子是電磁力的傳播介子,膠子是強力的傳播介子,引力子是引力的傳播介子,中微子是一種穿透性非常強的粒子。

在大型強子對撞機中,已經證實了膠子的存在,但是還未發現自由狀態的膠子。比如在原子核中,質子帶正電,按道理會相互排斥,但是因為強力的存在,把質子、中子牢牢「捆」在了一起。

而強力的傳播介子,就是膠子,這是一種靜止質量為零,自旋為1的基本粒子,夸克之間就通過交換膠子產生強力。

與電磁力的傳播介子「光子」不同,膠子存在色荷,使得膠子與膠子之間會發生相互作用,作用的結果就是把夸克牢牢「捆」在一起,其中強力比電磁力強100倍。

好比一根彈簧,兩頭分別連接兩個夸克,當兩個夸克距離拉長時,需要輸入能量;如果能量足夠強,就會使得強力失去作用,使得強力的作用範圍在10^-15m內。

但是分離夸克需要輸入的能量是巨大的,大到根據質能方程,可以產生兩個新的夸克。

於是,就算你把一對夸克分開,也會得到兩對夸克,並不會得到兩個獨立的夸克,這一現象在物理學中叫做「夸克禁閉」,其中原理就和膠子的性質密不可分。

最早的時候,人們在研究電子對質子的深度非彈性散射實驗時,發現質子有著內部更細微的點狀結構,其中質子一半的能量由一種帶電的點狀結構所攜帶,另外一半能量則有中性的點狀結構所攜帶。進一步研究證實:這種帶電的點狀結構就是夸克,而中性的點狀結構就是膠子:兩個上夸克和一個下夸克通過膠子在強相互作用下就構成了質子。如果沒有膠子,夸克直接就沒有了「膠水」,就不能構成這些基本的亞原子粒子(質子、中子等)。

雖然膠子起到「粘合」作用,但是遺憾的是目前為止人們都沒有分離出來自由存在的膠子,或許以後科學家們可以做到。另外,中微子的靜質量也基本可以看作是0。中微子不僅體積小,質量也非常小,而且只參與弱相互作用力,因此中微子對任何物質幾乎都是隱身的。它可以毫不費力的穿透任何物質,我們身體每時每刻都有成千上萬億中微子在穿過。因為中微子實在是太「透」了,所以其具體靜質量大小,到現在都沒有一個準數。

至於未來還會不會發現新的靜質量為0的粒子,我想一定會的。目前,可見物質的基本粒子已經完全找到,剩下的就是暗物質和暗能量的結構,或許未來在研究它們的過程中,人們會發現另外一些神奇的靜質量為0的粒子。

PS:未經同意不得轉載(圖片來源網路)

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