难,以致于还从来未被观测到过。
另一种力是电磁力。它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100亿亿亿亿亿(在1后面有42个0)倍。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。一个大的物体,譬如地球或太阳,包含了几乎等量的正电荷和负电荷。由于单独粒子之间的吸引力和排斥力几乎全抵消了,因此两个物体之间纯粹的电磁力非常小。然而,电磁力在原子和分子的小尺度下起主要作用。在带负电的电子和带正电的核中的质子之间的电磁力使得电子绕着原子的核作公转,正如同引力使得地球绕着太阳旋转一样。人们将电磁吸引力描绘成是由于称作光子的无质量的自旋为1的粒子的交换所引起的。而且,这儿所交换的光子是虚粒子。但是,电子从一个允许轨道改变到另一个离核更近的允许轨道时,以发射出实光子的形式释放能量——如果其波长刚好,则为肉眼可以观察到的可见光,或可用诸如照相底版的光子探测器来观察。同样,如果一个光子和原子相碰撞,可将电子从离核较近的允许轨道移动到较远的轨道。这样光子的能量被消耗殆尽,也就是被吸收了。
第三种力称为弱核力。它制约着放射性现象,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。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
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