长程力：力的大小随距离衰减并不快。（电磁相互作用）

长程力：力的大小随距离衰减并不快。（电磁相互作用）

第二课 夸克与强相互作用【这是逼着要去再把高数物理神马的捡起来的节奏吗？】

mickey_hho 2014-01-13 12:40

2-1 强相互作用的传递者
太空中的高能粒子与大气分子碰撞，产生次级例子。
原初高能粒子+次级粒子簇射=宇宙线
强相互作用将质子和中子束缚在原子核中，其强度远大于电磁相互作用。
长程力：力的大小随距离衰减并不快。（电磁相互作用）
短程力：强相互作用，仅在原子核内起作用
（测不准原理？）
传递强相互作用的粒子称为介子 质量～200MeV
1947年 在宇宙射线中发现π介子。
π介子有三种，称三重态。

2-2 强子与同位旋对称性
对称性：如果物理规律在某种变化下保持不变，那么物理规律具有这种变换对应的“对称性”。
时空对称性 ：即物理规律在所有的惯性系中都一样。是狭义相对论中的洛伦兹变换对称性。
电荷共轭对称性：粒子与反粒子的物理规律是否有相同之处
对称性使得理解世界变得更简单。
对称性导致能谱的简并。具有相能量的不同量子态称简并态。
与时空变换无关的对称性称为内部对称性。
1932年 海森堡提出同位旋对称性
质子和中子除了电荷不同之外其他的性质几乎一样。
二维复空间的旋转对称性成为同位旋对称性。
质子和质子的相互作用类似与中子和中子的相互作用；
具备相同的角动量态的质子和中子，其相互作用形式相同；
具有相同核子数的原子态核具有相同的对称性，例如氦-3和氚核。
需要同位旋对称性来保证诸如质子与质子、质子与中子、中子与中子间的相互作用的相似性。

2-3 群论与SU(3)对称性
发现有8个类似质子和中子的粒子
群论是用来研究对称性的数学学科，研究的对象是被称作为“群”的代数结构。
李群（Lei Grop）：描述连续对称性的群。
群是一个具有同类性质成员组成的集合。
定义乘法，如集合的成员满足如下规律就形成一个群：
封闭性： 若a 和b 是成员， 则乘积a ·b 也一定是成员
结合律： (a ·b ) ·c= a ·( b· c)
存在恒等元e：对任何成员a， 有e ·a= a· e= a
存在逆成员：任何成员a，必有逆成员b，使得a· b= b· a= e
具有SU(3) 对称性的系统，其能级简并度具有特定的形式
–三重态，即三个具有相同能量的状态
–八重态，即八个具有相同能量的状态
–十重态
–27重态

2-4 八重态模型
根据群论SU(3) 对称性的规则可以解释和分类很多的强子。
夸克模型： 三种夸克 上夸克 下夸克和奇异夸克
预言了Ω 粒子

2-5 夸克和量子色动力学
1974 丁肇中发现J/y粒子
上(u) 粲(c) 顶 (t) 2/3 e
下(d) 奇异(s) 底 (b) -1/3 e
第一代 第二代 第三代
夸克的引入是为了解释强相互作用的对称性
到目前为止没有找到自由的夸克
不同种类的夸克被称为具有不同的味道
夸克可具有三种不同的颜色，通常用红绿蓝来标志
颜色这个自由度为产生强相互作用的”荷“
以”颜色“为相互作用”荷“的强相互作用基本理论称为量子色动力学(QCD)
根据此理论，所有的强子态都是色中性的。
传递强相互作用的为胶子，具有八种颜色。
强子的内部除了夸克外还有胶子。
色禁闭：单个夸克不能自由存在。
量子色动力学和电磁相互作用的基本理论叫做量子电动力学（规范场理论？）
渐进自由：夸克距离越近相互作用强度越弱。由胶子间的相互作用引起。