相互作用及媒介子

相互作用及媒介子

１．四种相互作用

自然界的相互作用可以归为四类：强作用，电磁作用，弱作用和万有引力作用。

（１）强作用，例如N -π散射，N 为核子

p p +π→∆→+π

++++， mb 200~10=σ，

过程进行得很快，作用特征时间为s 1023-≈；作用概率也比较大． （２）电磁作用，例如介子的光产生

+π+→+γn p

作用截面mb 2.0~σ，仅为强作用的3210~10--，其典型的作用特征时间为s 1016-。

（３）弱作用，例如中微子反应

++→+νe n p ~， mb 1012-≈σ 其截面仅为强作用的141310~10

--，弱作用的特征时间以 Λ超子的衰变代表，为s 1010-。 （４）引力作用，它比弱作用还要弱很多。

２．媒介子

对人们熟知的电磁作用，按经典电磁理论，电磁相互作用是通过电磁场来实现的，在量子电动力学中则认为是通过交换光子来发生作用的．称为交换粒子理论，这两者是有关系的。就电磁作用而言，电磁场的量子就是光子，其媒介子是光子。

根据（１－４－７）式，作用力程为

mc x R ≈

∆= 光子作为电磁相互作用的媒介子，所以电磁作用力程为无限远。 对于核力，由力程m 102~R 15-⨯，实验证实π介子是核力的媒介子，但新的研究发现，核力不是最

基本的强作用，核子是由夸克组成，夸克之间的强作用的媒介子为胶子。在电磁作用中电荷联系的是电磁场，光子是电磁场的量子。在强作用中，由于夸克带有色荷才使它们形成强束缚的强子，与色荷相联系的强作用场称为颜色场，颜色场的量子是胶子。带色荷的粒子通过交换胶子发生强相互作用。

对于弱作用力程为m 10~10

1718--，可求出媒介子的质量为2

c GeV 100~10~。１９８３年发现的弱作用的媒介子±W 和 Z ，其质量分别为2W c GeV 22.80m =±和2Z c GeV 17.91m = 。弱作用的场为电子-中微子场，其量子为媒介子±W 和 Z 。

对引力子是理论预言传播万有引力的媒介子，有待实验的证实。