科學網—「色」量子數與夸克的生活作風問題

2020-11-22 科學網

 

膠子因為有「色」，生活作風就不如光子嚴謹，不同的膠子湊在一起，結果肯定亂七八糟。所以我們無法得到「激膠」。

 

□邢志忠

 

「色」荷是夸克與膠子的一種基本量子數。夸克構成了原子核和其他強子，而膠子傳遞夸克之間的強相互作用力。所以「色」量子數是物質世界的一個基本特徵。

 

「色」量子數最早由Murray Gell-Mann引入物理學。大家都知道Gell-Mann是個起名高手，像「夸克」、「膠子」、「色」等基本粒子物理學的名詞都是出自他的手筆，另一個名詞「味」則是他和我的老朋友Harald Fritzsch一起吃冰淇淋時起出來的。為什麼呀，因為冰淇淋既有「色」又夠「味」。如今高能物理學的重要分支Flavor Physics，由此誕生。

 

夸克可以攜帶三種不同的顏色。現在大家都取「紅色」、「藍色」和「綠色」，好處是三種顏色加在一起恰好是白色，或者說沒有顏色了。原子核和其他強子當然是沒有顏色的，這在物理學上叫做「色禁閉」。但是Gell-Mann最初並沒有取定夸克的三種顏色，比如說2008年的諾貝爾物理學獎得主益川敏英就抱怨說Gell-Mann曾在法國的農莊講課，把三種顏色取成了法國國旗的紅、白、藍。

 

膠子也具有色量子數，原因是它們要和夸克相互作用。膠子屬於色八重態，這使得它們在場論描述上比光子複雜得多。理論上，膠子可以形成無色的粒子，叫做膠球。高能所的北京正負電子對撞機的物理目標之一就是尋找膠球。但是迄今為止，人們還沒有鑑定出無可爭議的膠球。

 

注意傳遞電磁相互作用的光子是沒有顏色的，因此一群高密度高能量的光子可以並排奔跑而互不幹擾，這就是雷射。膠子因為有「色」，生活作風就不如光子嚴謹，不同的膠子湊在一起，結果肯定亂七八糟。所以我們無法得到「激膠」。再說了，「色禁閉」保證了我們看不到自由的夸克和膠子，所以無論它們的私生活多麼不正經，眼不見心不煩。

 

夸克的生活作風問題，其實也不值得大驚小怪。有一類基本粒子叫做「介子」，是由夸克與反夸克對組成的。它們的顏色正好相反，所以配成一個正經的家庭。像質子和中子這類原子核，都是由三個夸克組成的，它們的顏色分別為紅、綠、藍，所以形成的原子核沒有顏色。這種家庭，連同性戀都算不上，但卻構成了物質世界的基石。因此夸克的生活作風，在大庭廣眾之下還是可圈可點的。不像某些教授，不僅兔子老吃窩邊草，而且把草根都啃了；還有些教授，喜歡老牛吃嫩草，也吃得很帶勁。我建議這些人應該向夸克學習，不要把事搞得太張揚。你「色」一下無妨，不要弄得滿世界都是赤橙黃綠青藍紫。

 

我最近翻譯Harald Fritzsch的科普大作You are wrong, Mr. Einstein，和他交流過「色」量子數的問題。我說「色」這個詞，在中文裡面有「sex」的含義。他老人家不僅一頭霧水，而且水蒸氣中還冒出仨問號。我說作為量子色動力學和味物理學的開創者，你老人家和Gell-Mann既引入了「色」，又引入了「味」，特別符合中國古人的「食色性也」的人生觀，讓我們一邊研究粒子物理學，一邊大食人間煙火。說到這裡，Harald頭上的水蒸氣，頓時化作傾盆大雨，把我老人家淋出三個噴嚏。

 

科學本來就要探索未知，未知本來特別有趣，有趣就要貼近百姓生活，生活不能沒有作風問題。但是，一說「但是」意思就要拐彎，大家還是要像夸克那樣，儘量別把事情鬧得滿城風雨、奔走相告的地步！那神馬，點點點。

 

（http://blog.sciencenet.cn/u/xingzz）

 

《科學時報》 (2011-08-18 A3 博客@科學網)

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