深度:杨-米尔斯理论说了啥?为什么说这是杨振宁超越他诺奖的贡献?(27)

没错,还真不是同位旋!

海森堡从质子和中子的质量相近提出了同位旋的概念,同位旋守恒确实也只在强力中成立,但是大家不要忘了质子和中子的质量只是接近,并不是相等。杨-米尔斯理论里的对称是一种精确对称,不是你质子和中子的这种近似相等,当时的科学家们把质子和中子的微小质量差别寄希望于电磁污染,但事实并非如此。所以,当杨振宁试图用质子中子同位旋对称对应的SU(2)群作为强力的对称群的时候,得到的结果肯定跟实际情况不会相符的。

但是,我们要注意到当时才1954年,人们对强力的认识还太少了,后来我们知道真正决定强力的精确对称是夸克的色对称,与之对应的群是SU(3)群,所以我们把最终描述强力的理论称之为量子色动力学(QCD)。但是,夸克这个概念要到1964年才由盖尔曼、茨威格提出来,所以杨振宁在1954年就算想破脑袋也不可能想到强力是由夸克的色对称决定的。

夸克有六种(上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克),每一种夸克也称为一味,质子和中子之间的微小质量差异是就是因为上夸克和下夸克的质量不同。另外,每一味夸克都有三种色(红、绿、蓝),比如上夸克就有红上夸克、绿上夸克和蓝上夸克,这不同色的同种夸克之间质量是完全相等的,这是一种完全精确的对称,这种色对称最后决定了强相互作用。

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