宇宙是什么

13. 弱力点燃了太阳

  下面，我将介绍弱力。弱力也是与我们的生活密切相关的作用力。对于这种“引发中子的β衰变等放射性衰变的力”，不少人可能觉得它是另一个遥远世界的事情。但是，即使说弱力支撑着我们的世界也不为过。这是因为，如果没有弱力，那么太阳就无法燃烧。

  β衰变是指“中子变成质子并同时放出电子与中微子”的现象。在太阳内部时刻都发生着以下事情：4个氢原子中的2个会变成中子，从而构成氦原子，同时放出电子与中微子。β衰变是“中子→质子”，太阳内部的情况是“质子→中子”，虽然两者的转化方向相反，但这两种现象都是由弱力引起的。在弱力的作用下，太阳每秒能将50亿千克的质量转化为能量。

  那么，弱力究竟是什么呢？相信读到这里的读者已经能够提出更具体的问题了。前文已经介绍了电磁力、强力的传递媒介分别为光子、胶子，因此对于“弱力究竟是什么”这个问题，更具体的形式是“弱力是以什么粒子为媒介传递的”。

  寻找这种粒子时，物理学家们使用的线索也是粒子的“质量”，这与破解强力之谜时一样。汤川理论认为强力的作用距离短，所以据此预言出了介子的质量。其实，从后来的研究结果看，弱力的作用距离比强力的还要短。强力的作用距离仅为原子核直径（10^-15米），弱力的作用距离则仅为强力的千分之一。前文曾说过，如果把原子放大到棒球场那么大，那么原子核的大小就和棒球差不多。而弱力的作用距离为原子核直径的千分之一，这个尺寸则相当于棒球场地上的一根头发。当然，这里我们所说的不是头发的“长度”，而是头发的“粗细”（直径）。

  弱力的作用距离非常短，传递弱力的粒子也被预测为是介子无法与之相比的“大质量”粒子。前文已经说过，质量越大的粒子越难用加速器检测出来。

  因此，研究者在寻找传递弱力的玻色子上，花费了非常多的时间。传递弱力的玻色子，在理论上被预言存在是20世纪30年代，而真正发现它则是近半个世纪后的1983年。