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强相互作用正统理论的困难 内容提要 本文简单介绍了正统理论的强相互作用，叙述了强相互作用正统理论基础，指出了强作用正统理论的困难，对正统理论强作用的困难的进行反思。 李 鑫 2017年6月29日 目录 1 正统理论的强相互作用简介 2 强相互作用正统理论基础 2.1 夸克 2.2 量子色动力学 2.3电弱统一理论电磁相互作用的强度与强相互作用强度之比约等于，精细结构常数 第二 力程短，约为10-13?cm。大约等于原子核中核子间的距离。 第三 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 第四 强作用在短距离小于10-14?cm处，随距离减小而变弱。? 对强相互作用本质的了解长期以来是物理学中的困难问题。人们曾经提出过许多处理强作用的理论和方法，它们取得的成就都很有限。原因之一是理论中没有小参量，因而找不到可靠的近似方法。 2 强相互作用正统理论基础 2.1 夸克 正统的强相互理论是建立在夸克模型基础之上的。1964年M.盖耳-曼和G.兹韦克分别独立提出强子的夸克模型重子由3个夸克组成?，介子由一个夸克和一个反夸克组成。夸克的重子数B、电荷Q和超荷Y都是分数。起初盖耳曼等人提出的夸克模型中夸克只有3种：上夸克u、下夸克d和奇异夸克s?，已能说明当时观测到的强子实验数据?。1974年发现J／ψ粒子?，需要引入第四种粲夸克c；1978年发现γ粒子，需要引入第五种底夸克b；另外理论上认为还应有第六种顶夸克t，1994年4月26日，美国费米国家实验室宣布，找到顶夸克存在的证据。为了说明夸克的自旋统计问题，假设夸克具有色自由度，每一种（味）夸克可处于3种不同的色状态?。1973年建立描述夸克之间强相互作用的量子色动力学理论，夸克之间的作用力是由于带有色荷的夸克相互交换胶子而产生的。胶子静质量为零，自旋为1，且带有色荷，胶子之间也有强作用。胶子本身可放出或吸收胶子。实验上还未发现自由状态的胶子，但1968年电子对质子的深度非弹性散射实验中，显示质子中有着点状结构，质子的能量只有一半由带电的点状物质所携带，另一半则由中性的无电磁作用的组分所携带。按照夸克模型，这带电的点状结构是夸克，中性的组分就是胶子，实验结果提供了可能存在胶子的迹象。1979年在高能正负电子对撞实验中发现三喷注现象，进一步显示了胶子的存在???实验上未观察到自由状态夸克，也未观察到自由胶子，一种可能的解释是夸克很重，目前所达到的能区还不足以把它们从强子中打出来；另一种可能的解释是认为夸克由于某种原因被囚禁在强子内部，而不可能以自由状态存在，这就是所谓夸克禁闭。解释夸克禁闭的一种看法是色相互作用犹如弦，近距离时相互作用弱，远距离时相互作用增强；夸克分离越远，弦的能量越大；而弦的断裂则产生一对新的相反色荷，也就是说以很高能量子轰击的结果，要么是不能将强子击开，要么产生出一些强子，因而夸克永远禁闭在强子内部。强相互作用的量子理论。其基本组元是带有分数电荷?、自旋为1／2的夸克?和自旋为1的胶子?。夸克和胶子之间以及胶子之间通过色荷进行相互作用。这种色相互作用是规范不变的，可重正化的。????量子色动力学得到一些实验的支持，它能够说明轻子对强子深度非弹性散射的异常现象、喷注现象以及夸克的色禁闭问题。电弱统一理论968年S.温伯格、A.萨拉姆在S.L.格拉肖电弱统一模型的基础上建立了电弱统一的完善理论?，理论中认为电磁作用和弱作用是统一的相互作用。其中须引入4种规范场，有?4?种规范粒子，一种是光子，静质量为零，传递电磁作用；另外三种粒子、Z0质量都不等于零，分别带正电、负电和中性不带电，它们传递弱作用。电弱统一理论预言的中间玻色子、Z0的质量于1983年的实验得到证实。关于中性弱流的预言也被多次实验所证实。电弱统一理论已经是一个得到实验相当严格检验的科学理论。标准模型包含62种基本粒子： 　　规范粒子13种：传递强相互作用的媒介——胶子8种　　传递弱相互作用的媒介——中间玻色子和； 　　传递电磁作用的媒介——光子　　希格斯粒子　　夸克六味上夸克，下夸克；粲夸克，奇异夸克；底夸克，顶夸克三色红 绿 蓝再加上各自对应的反粒子，总共36种不同状态的夸克。 　　轻子12子eμ、， 以及各自的中微子共六种它们的反粒子六种　　模型中包含了十九个参数，如各粒子的质量，而这些数字并不能只从计算中得出而必须由实验决定这理论引力。　　理论所预测的希格斯玻色子仍未被发现。 　　1998年日本超级神冈中微子探测器发表有关中微子振荡的结果。结果显示中微子拥