强相互作用与胶子
Strong force & gluons
开始之前
原子核把好几个质子挤在一个极小的空间里。按照库仑定律，这些正电荷之间应该有巨大的排斥力，可许多原子核却非常稳定。一定有一种更强的作用把原子核结合在一起。同一种强相互作用也存在于每个质子内部：那里的三个夸克被束缚得如此紧密，以至于人们从未单独观察到一个夸克。这一页走进质子内部，观察这种相互作用，以及传递它的胶子。
质子内部有夸克，那么是什么把它们联系在一起？标准模型页面介绍过这些粒子；没读过也不要紧，下面会从质子内部重新讲起。这里先用颜色帮助我们区分一种叫作色荷的性质；它并不是我们平常看到的颜色。我们会观察胶子参与相互作用时发生的变化，再尝试把夸克拉开。重点是追踪我们做的功去了哪里，以及为什么最后可能形成新的强子，而不是留下一个单独的夸克。
实验设置质子有两个 up（上）价夸克和一个 down（下）价夸克。色荷是它们参与强相互作用的荷，与电荷不同。红、绿、蓝是三种状态的名称，不是可见颜色。种类（上/下）和色荷是不同性质；胶子也携带色荷。
怎样观察依次跟随不同配对，三个夸克都会参与。一次突出的交换涉及两个夸克，第三个仍与场相互作用。脉冲是简化色荷记账，不是虚胶子的确定轨迹。
先预测三个亮点周围的云雾是什么？质子只是三个小球吗？
理解胶子怎样参与强相互作用，以及为什么拉开夸克通常会得到新强子，而不是孤立夸克。
前置知识：原子的核里有质子和中子，它们又含有夸克。这里的 u 是上夸克，d 是下夸克；横杠表示反粒子，Q 表示重夸克。先看动画和旁边的读数，不必先记住公式。先进入一个质子
先预测三个亮点周围的云雾是什么？质子只是三个小球吗？
u、u、d 标记质子的三个价夸克。价夸克给出净夸克组成；真实质子还包含胶子和动态的夸克–反夸克海。云雾示意场的空间分布，细丝强调集中区域，不是数得清的胶子轨道。亮点是放大的位置标记，夸克没有被观测到这样的表面或有限大小。拖动环视，先熟悉这个空间结构。
怎样观察
- 跟随双色脉冲：色荷改变，夸克的味不变。
- 把通量管拉长，追踪外界做功怎样变成场能和新强子。
- 探索三胶子顶点与高能标下变弱的耦合。
这个模型简化了什么
色流与有效弦教学模型，不是格点 QCD 或质子照片。位置、Y 形结构、脉冲与时间均为示意；颜色是基底标签，色单态需要叠加。拉长时，场能随两端距离按比例增加，并与外界做功相互核对；产生新粒子的有效预算不是裸质量或产生概率，断裂后分离不计动能。介子只展示色结构，不预言谱。三胶子顶点不是自由胶子衰变。单圈耦合仅适用于固定五味的 10–150 GeV；不外推到禁闭区或等离子体。核子间的剩余强力不是图中的同一根通量管。
