史上第一次 物理学家精确测量出弱核力

在我们的宇宙中存在着四大基本力，它们分别是强核力（Strong nuclear force）、弱核力（weak nuclear force）、电磁力（electromagnetic force）以及引力（gravitation）。

强核力是作用于强子之间的力，是目前所知的四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离第二短的（大约在 10^(-15)～10^(-10) m 范围内）。

最早研究的强相互作用是核子（质子或中子）之间的核力，它是使核子结合成原子核的作用。

自 1947 年发现与核子作用的 π 介子以后，实验陆续发现了几百种有强相互作用的粒子，这些粒子统称为强子。

而弱核力是指造成放射性原子核或自由中子衰变的短程力，作用于所有物质粒子，而不作用于携带力的粒子。

它负责放射性现象，并只作用于自旋为 1/2 的物质粒子， 而对诸如光子、引力子等自旋为 0、1 或 2 的粒子不起作用。

直到 1967 年，伦敦帝国学院的阿伯达斯·萨拉姆和哈佛的史蒂芬·温伯格提出了弱作用和电磁作用的统一理论后， 弱作用才被很好地理解。

此举在物理学界所引起的震动，可与 100 年前马克斯韦统一了电学和磁学并驾齐驱。

温伯格萨拉姆理论认为，除了光子，还存在其他 3 个自旋为 1 的被统称作重矢量玻色子的粒子， 它们携带弱力。

它们叫W+（W正）、W－（W负）和Z0（Z零），每一个具有大约 100 吉电子伏的质量（1 吉电子伏为 10 亿电子伏）。

上述理论展现了称作自发对称破缺的性质。它表明在低能量下一些看起来完全不同的粒子，事实上只是同一类型粒子的不同状态。 在高能量下所有这些粒子都有相的行为。

这个效应和轮赌盘上的轮赌球的行为相类似。在高能量下（当这轮子转得很快时），这球的行为基本上只有一个方式——即不断地滚动着；

但是当轮子慢下来时，球的能量就减少了，最终球就陷到轮子上的 37 个槽中的一个里面去。

换言之，在低能下球可以存在于 37 个不同的状态。如果由于某种原因，我们只能在低能下观察球，我们就会认为存在 37 种不同类型的球！

因为弱核力非常微弱，所以是很难测量的。不过，经过多年努力，科学家们精准的测量出了弱核力。

物理学中的大多数东西都遵循某种平衡或对称的规则，所以说即便我们把整个宇宙都倒转过来，一起也不会出现变化，只是倒了而已。

但是弱核力不同，粒子分解过程中的弱核力会存在固有的左右偏差。在两个方向中的一个旋转电子，并将它们抛向质子时，它们会以精确的方式弹跳，弹跳方式受到自旋方向或“螺旋度”的影响。

研究人员表示，每散射十亿个电子，两个螺旋性结构之间的差异小于 300。通过非常精确地测量这个微小的差别，现在已经能够确定质子的弱电荷。

研究人员还说，虽然这个实验还有很多不足之处，但最重要的是已经找到了一种能够精确测量弱电核的方法，这是一项重要突破。