【物理学中的手性 17.】

（17. 粒子物理学的标准模型─弱力的手性理论①）

  为什么宇称不守恒就表明弱力是手性力呢？可用粒子物理学的标准模型来说明。已有电磁理论统一描述电相互作用和磁相互作用的统一，而弱电统一理论可以把电磁相互作用和弱相互作用统一起来。于是弱电统一理论和量子色动力学合起来构成了粒子物理学的标准模型。 这个标准模型很好地描写和解释了已发现的几百种粒子的特性及其相互作用，是20世纪物理学最辉煌的成就之一。

  标准模型包括物质粒子(夸克和轻子)、带力粒子(玻色子)和希格斯玻色子。粒子物理学的标准模型是科学家们目前描述宇宙最基本组成部分的最佳理论。它解释了被称为夸克(组成质子和中子)和轻子(包括电子)的粒子是如何组成所有已知物质的。它还解释了携带力的粒子(属于更广泛的玻色子)是如何影响夸克和轻子的。

  每一种相互作用都有作用源：万有引力的作用源是质量；电磁作用的作用源是电荷；强相互作用的作用源是色荷（一种强力荷），所以强相互作用是一种强色荷作用，这在量子力学中叫做色动力学；弱相互作用的作用源是弱荷，它既不带电又不带色，其数值比电荷小得多。轻子不带色，所以轻子之间没有强相互作用，中微子既带也不带色，只有参加弱相互作用。强子则三种相互作用都参加。

  在标准模型中总共包括了62种基本粒子。其中夸克有6种区分，每一种区分各有3种色荷，即共有18种夸克，加上其反粒子，共计36种夸克。另外 还有6种轻子及其6种反粒子，这样夸克和轻子加在一起共有48种物质粒子。再加上13种媒介粒子和希格斯粒子。这62种基本粒子只是物质结构中比核子更深的一个层次，也只是人类现阶段认识的最基本的粒子，它们还有更深层次的结构。

  标准模型解释了控制宇宙的四个基本力中的三个：电磁力、强力和弱力。电磁由光子携带，涉及电场和磁场的相互作用。胶子所携带的强力将原子核结合在一起，使其稳定。由W和Z玻色子携带的弱力引起的核反应，数十亿年来为太阳和其他恒星提供了能量。第四种基本力是万有引力，标准模型还不能充分地解释这一点。

  按照弱电统一理论和粒子物理学的标准模型，一个基本费米子（夸克或轻子）可以处于左手手征态或右手手征态，它们与中间玻色子的弱相互作用强度是不相同的；左手手征态费米子的弱相互作用强度总是大于右手手征态费米子的弱相互作用的强度。对于反费米子，恰好相反，右手手征态反费米子的弱相互作用强度总是大于左手手征态反费米子的弱相互作用的强度。这就从理论上说明弱力的手性。

                                                         丰都智愚河畔环境技术工作室