§7 相互作用

相互作用的场论机理

粒子是场处于激发状态的表现，因此粒子间的相互作用来自场之间的相互作用。场之间的相互作用是粒子转化的原因。

场论对粒子间的相互作用的机理给出了清楚的图象。现在考虑中子的衰变过程。自由中子为什么会自动衰变？一个自然的回答是中子通过相互作用而衰变。再问中子为什么会自动衰变？自然的回答是中子和质子、电子以及反中微子相互作用的结果。然而当中子存在的时候，质子、电子以及反中微子都还不存在。而当质子、电子以及反中微子存在时，中子却已经不存在了。中子和质子、电子以及反中微子没有一个时刻同时存在，它们之间又怎么能相互作用呢？这个物理图象和物理概念上的表观上的矛盾，在场论中自然地解决了。

根据场论给出的基本物理图象，回过来再看中子的衰变过程。在图 5-2 所示的示意图上，我们用一条线代表一种场，水平直线代表场处在基态，水平线上的隆起峰代表场的激发，表现为一个粒子。左边为真空，即所有场都处于基态的情形，右边为有一个质子和一个电子的状态。图 5-3 描写 n→p+ e^{- + v的衰变过程。开始时，中子场处于激发状态，表现为存在一个中}

子，而质子场、电子场和中微子场则处于基态，表现为没有质子、电子和中微子（或相应的反粒子）。经过中子场与质子场、电子场和中微子场之间的弱相互作用，中子场可以跃迁到基态把激发能量传过去而引起质子场、电子场和中微子场的激发。表现为中子消失而产生了一个质子、一个电子和一个反中微子。这就是中子衰变过程的场论图象。在这个图象中，衰变过程得以发生的原因是场之间的弱相互作用。正因为中子场与质子场、电子场和中微子场之间存在弱相互作用的联系，才使中子场的激发状态的改变引起质子场、电子场和中微子场激发状态的改变而表现为中子衰变过程。

n→p

• e⁻ + v