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质子和/或中子中组成夸克的结合能是多少?它是无限大的吗,因为夸克不能被孤立?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-07-11 09:32:16

这里有一个(非常粗略的)描述,说明强力与其他力的不同之处。

对于所有其他将粒子捆绑在一起的力(重力、电磁力、弱核力),当粒子“自由”(彼此远离)时,势能为零。当它们靠近时,势能变为负的。(这通常与粒子加速时的正动能相平衡。)在束缚态,有一定量的负势能。引入等量的正能量(例如在碰撞中以动能的形式)可以使束缚粒子再次“自由”。

但对于夸克,结合能实际上是正的。当夸克非常接近时,它是零;这时夸克是“自由的”。为了分离它们,你需要增加能量,增加(正的)势能。

在某一点,有足够的势能来产生一对新的粒子。“绳子”断开:你要移除的夸克获得一个相反颜色的反夸克,而另一个与原来的夸克颜色相同的夸克在“绳子”的另一端诞生并取代它的位置。

在这个意义上,束缚夸克之间的势能更像一个弹簧:弹簧在最短的时候是放松的,它被拉伸得越多,它所拥有的(正的)势能就越多。

顺便说一句,这也是为什么质子和中子比组成它们的夸克要大得多的原因。大多数质子或中子质量是以夸克间正结合能的形式存在;只有1%多一点的质量来自于夸克静止质量。相反,一个氘原子比一个质子和一个中子的质量加起来还要轻,这是由于将质子和中子结合在一起的剩余强力(不要被强力本身混淆)的负结合能。
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