宇宙是什么

11. 夸克无法被取出的原因

  夸克之所以无法被取出，是因为传递强力的胶子也具有“色荷”。传递电磁力的光子自身没有电荷，所以光子无法制造出光子。但是，胶子具有“色荷”，因此胶子本身可以吸收、释放胶子。

  日本TRISTAN对撞机的相关实验最先确认了这一现象。我们由此得知，强力不仅作用于夸克之间，也作用于胶子之间。

  因此，当我们试图从强子中取出夸克时，在夸克之间往返活动的胶子会在强力的作用下彼此吸引。夸克与夸克间的距离越远，也就是夸克的能量变得越小（时间与能量的不确定性原理）时，强力的作用力就会越强。我们可以这样理解这种情况：两个夸克通过一根捆着胶子的橡皮筋相连，橡皮筋被拉得越长，夸克之间的吸引力就会变得越大。

  因此，夸克间的距离越远，它们结合得就越牢固，所以被封闭在强子内部的夸克便无法被取出。虽然通过强硬方式也能取出夸克，但是在这种情况下分离出来的夸克会立即与反夸克结合生产介子。总之，夸克通常都是被封闭在强子内部的。

  图4-2 LEP（大型电子-正电子对撞机）

  另外，如果从近距离观察夸克，那么会发现夸克之间的“橡皮筋”处于松弛状态，没有力的作用。如果提升其能量到一定程度（即让夸克之间的距离变得更近），夸克基本上就可以自由活动了。

  在使用电子轰击质子的实验中，本应处于封闭状态的夸克之所以看上去像自由粒子一样活动，正是因为电子撞击时的能量太高，这导致夸克间的作用力在撞击的那个瞬间变弱了。