二、核力的介子场理论

         大家早已知道电荷之间的相互作用是通过电磁场传递的,并且电磁场的量子是光子。核子之间的相互作用是通过什么传递的呢?如果也是通过某种场传递的,那么这是一种什么场?这种场的量子又是什么呢?1935年汤川秀树(1907-1981)把核力与电磁力相类比提出了核力的介子场理论,回答了这些问题。介子场理论认为,核力是通过介子场传递的,介子场的量子是介子,汤川秀树预言了这种介子的静质量大约是电子质量的270倍。由于质量介于质子质量和电子质量之间,故命名为介子。

    直到汤川秀树提出核力的介子场理论之后十二年,于1947年鲍威尔(C.F.Powell, 1903-1969)等人才在宇宙射线中发现了这种传递核力的 p介子。p介子有三种,p+ p- p 0 p+p-的质量都是电子质量的273.3倍,p 0的质量是电子质量的264倍。

图19-4

         p介子传递核力的情形可以用费曼(R.P.Feynman)图表示,图19-4就是这种费曼图。图中(a)、(b)、(c)和(d)分别表示了质子对中子、中子对质子、质子对质子和中子对中子发生核力作用的情形。质子对中子的核力作用[图(a)]是通过质子释放一个p +而中子吸取了这个p +实现的,质子释放了p +后转变为中子,吸取了p +的中子则转变为质子。中子对质子的核力作用[图(b)]是通过中子释放一个p -而质子吸取了这个p-实现的,中子释放了p -后转变为质子,吸取了p-的质 子则转变为中子。 在这两种情况中,相当于两个发生核力作用的核子互相交换了位置,所以表现为交换力。同种核子(质子对质子,或中子对中子)的核力作用[图(c)和(d)]是通过释放、吸取p0实现的, 核子不变,表现为非交换力,属于寻常力。可见,核力是交换力和寻常力的混合。

       
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