量子色动力学(qcd)历史
3页1、1932 年查德威克(J. Chadwick)发现了中子,接着海森堡(Heisenberg)提出了原子核是由质子 和中子构成的模型。自然界中存在三种基本粒子:质子、中子、电子。原子是由原子核和 绕核运转的电子组成,自然界万物就是由这三种基本粒子构成的。然而,当时一个很大的 困惑是质子和中子如何才能紧密结合在 10-13 厘米大小的原子核中,试图利用当时已知的 电磁相互作用和弱相互作用来解释都不能自圆其说。1935 年汤川提出了质子和中子是通过 交换一种未知的介子(其质量介于质子和电子之间)形成原子核内很强的束缚力,这种介子 称为 p 介子,其质量大约为 100-200MeV,它与交换无质量光子的电磁力不同是短程力, 这就开创了强相互作用的历史。一年后,1936 年安德森(C. Anderson)在宇宙线中发现了一 种粒子,其质量为 105MeV,后来知道这是只参弱相互作用的 m 子。直到 1947 年鲍威尔 (C. Powell)才发现了参与强相互作用的 p 介子。汤川的强相互作用理论可以与电磁相互作用类 比,所不同的是交换的 p 介子是有质量的。然而当人们将汤川理论与核力实验相比较时
2、就 发现有效相互作用强度远远大于 1,这要比电磁相互作用 大很多,因此微扰理论不再适用,高阶项的贡献不仅不能忽略,而且使得整个 理论计算变成无意义。 五十年代,随着高能加速器的发展,从加速器实验中发现了一大批参与强相互 作用的粒子,到五十年代末六十年代初已发现了一百多种参与强相互作用的粒 子,统称为强子,它们的寿命极短。显然仅由质子、中子、p 介子描述的强相 互作用理论是不完备的。同时,理论上放弃微扰论,而发展不依赖于微扰展开 的 S-矩阵理论和公理化场论也有了相当的发展。特别值得提出的是对称性理论 的发展极为重要,六、七年代初发现这一百多种强子可以按 SU(3)对称性表示 很好地进行分类,这种分类非常像原子按门捷列夫周期表分类一样。加速器实 验的发展还发现了质子不是一个点而是有一定大小内部结构的粒子。所有这些 实验结果都导致 1964 年盖尔曼(M. Gell-Mann)和茨维格(Zweig)提出了所有强 子都由三种夸克(上夸克 u、下夸克 d 和奇异夸克 s)组成的,这就是夸克模型。 不久建立了非相对论夸克模型、相对论性层子模型、以及相对论性夸克模型等 理论描述强子内部结构。所有这
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