2017年水利水电工程师《基础知识》四种基本力

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　　四种基本力

　　强相互作用力、弱相互作用力、电磁力、万有引力。

　　强相互作用力将质子和中子中的夸克束缚在一起，并将原子中的质子和中子束缚在一起。一般认为，称为胶子的一种自旋为1的粒子携带强作用力。它只能与自身以及与夸克相互作用。

　　弱相互作用力(弱核力)制约着放射性现象，并只作用于自旋为1/2的物质粒子，而对诸如光子、引力子等自旋为0、1或2的粒子不起作用。

　　电磁力作用于带电荷的粒子(例如电子和夸克)之间，但不和不带电荷的粒子(例如引力子)相互作用。它比引力强得多：两个电子之间的电磁力比引力大约大10^42倍。(环球网校水利水电工程师频道为您整理)然而，共有两种电荷――正电荷和负电荷，同种电荷之间的力是互相排斥的，而异种电荷则互相吸引。

　　引力是万有的，也就是说，每一粒子都因它的质量或能量而感受到引力。引力比其他三种力都弱得多。它是如此之弱，以致于若不是它具有两个特别的性质，我们根本就不可能注意到它。这就是，它会作用到非常大的距离去，并且总是吸引的。
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　　“直到1967年伦敦帝国学院的阿伯达斯?萨拉姆和哈佛的史蒂芬?温伯格提出了弱作用和电磁作用的统一理论后，弱作用才被很好地理解。此举在物理学界所引起的震动，可与100年前马克斯韦统一了电学和磁学并驾齐驱。温伯格――萨拉姆理论认为，除了光子，还存在其他3个自旋为1的被统称作重矢量玻色子的粒子，它们携带弱力。它们叫W+(W正)、W-(W负)和Z0(Z零)，每一个具有大约100吉电子伏的质量(1吉电子伏为10亿电子伏)。上述理论展现了称作自发对称破缺的性质。它表明在低能量下一些看起来完全不同的粒子，事实上只是同一类型粒子的不同状态。在高能量下所有这些粒子都有相似的行为。这个效应和轮赌盘上的轮赌球的行为相类似。在高能量下(当这轮子转得很快时)，这球的行为基本上只有一个方式――即不断地滚动着;但是当轮子慢下来时，球的能量就减少了，最终球就陷到轮子上的37个槽中的一个里面去。换言之，在低能下球可以存在于37个不同的状态。如果由于某种原因，我们只能在低能下观察球，我们就会认为存在37种不同类型的球!

　　“在温伯格――萨拉姆理论中，当能量远远超过100吉电子伏时，这三种新粒子和光子的行为方式很相似。但是，大部份正常情况下能量要比这低，粒子之间的对称就被破坏了。W+、W-和Z0得到了大的质量，使之携带的力变成非常短程。萨拉姆和温伯格提出此理论时，很少人相信他们，因为还无法将粒子加速到足以达到产生实的W+、W-和Z0粒子所需的一百吉电子伏的能量。但在此后的十几年里，(环球网校水利水电工程师频道为您整理)在低能量下这个理论的其他预言和实验符合得这样好，以至于他们和也在哈佛的谢尔登?格拉肖一起被授予1979年的物理诺贝尔奖。格拉肖提出过一个类似的统一电磁和弱作用的理论。由于1983年在CERN(欧洲核子研究中心)发现了具有被正确预言的质量和其他性质的光子的三个带质量的伴侣，使得诺贝尔委员会避免了犯错误的难堪。”

　　以上四种基本力的解释及介绍强力、弱力和电磁力统一理论的文字均引用自史蒂芬?霍金著《时间简史》一书。

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