强力为什么这么强?量子色动力学:夸克和胶子的复杂行为( 二 )


胶子场的这种行为解释了为什么我们只能看到成群的夸克 , 但我们还需要一点来解释为什么在原子核之外从未看到过强力 。 这一点包含有两个部分的内容:第一个是夸克总是聚集成颜色中性的粒子 , 第二个是没有中性的胶子 。 这意味着胶子就无法与夸克组合形成的强子等中性粒子相互作用 , 也就是说强力的范围就被限制在了原子核内 。
SU(3)对称胶子可以携带许多不同的颜色组合 , 并且总是处于多个组合的叠加状态 。 例如 , 胶子可以是绿反蓝和蓝反绿的组合 。 事实证明 , 我们可以将任何胶子的状态表达为只有八个胶子的组合 , 如下图所示 。 这看起来是不是很熟悉?它与前面8个粒子组成的六边形相似 。 这种模式出现在这么多不同地方的原因是对称性问题 , 每当有三个一组的三个自由度的组合 , 并且其中两个组合是中性的 , 就会得到这个数学结构 。 它的名字是三阶特殊酉群 , 我们可以称它为SU(3) 。

这种对称性被纳入物理定律 , 在那里它表现为强力 。 但SU(3)可以自由地出现在许多其他环境中 , 比如我们眼睛中颜色感受器的行为 。 我们有3个颜色感受器 , 我们的大脑使用SU(3)对称群将来自这些感受器的输入结合到我们对颜色的主观感觉中 。

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