强相互作用

1907 年 9 月 8 日，汤川秀树生于日本东京。汤川秀树曾在 1935 年提出了介子理论，说明了核子是如何牢固地结合在原子核这样一个很小的空间里的。

原子核是由质子和中子（统称核子）组成的，原子核的直径只有原子直径的十万分之一，即约 10-15 米。我们知道，质子是带有一个单位正电荷的粒子，因此在原子核中质子之间存在很强的库仑排斥力，经计算，这个排斥力是很大的，我们可用上述数据进行估算：

q q 1.6 × 10-19 × 1.6 × 10−19

F ＝K 1 2 ＝9 × 109 = 230牛顿

1 r 2 (10-15 ) 2

自然界中最重的元素是 92 号元素铀，原子核中包含有 92 个质子，其中每

一个质子都是受到周围 91 个质子的排斥作用，因此它受到的总的排斥力可由下式近似估算：

F＝91×F1＝21000 牛顿

如此巨大的作用力作用在一个质量比灰尘小得多的质子上，竟然没把质子挤出原子核，这倒底是什么原因呢？

原来，组成原子核的核子之间还存在一种称之为强相互作用的作用力，强相互作用力远比上述的库化相互作用力大得多，由这个强相互作用力把原子核中的质子与中子紧紧地拉在一起。强相互作用力只能在 10-15 米的范围内起作用，超过这个范围它就无能为力了。

我们知道，电磁力是依靠电磁场传播的，也即依赖交换电磁波发生作用的，电磁波是电磁相互作用的媒介。强相互作用也需要传递媒介，这就是汤川秀树提出的介子，核子之间通过交换介子而发生强相互作用。汤川根据理论算出这种介子的质量约为电子质量的二百多倍。1947 年，拉德斯等人在宇宙射线中发现了π介子，它与原子核有强烈的相互作用，质量是电子质量的 285 倍，经证明它正是汤川所提出的那种介子。汤川的理论终

于得到公认，并因此获得了 1949 年度的诺贝尔物理学奖。