2004年諾貝爾物理學獎－漸近自由

編輯：John C. H. Chen
2004年諾貝爾物理獎由David J. Gross、H. David Politzer和Frank Wilczek獲得，以表彰他們發現強作用力中的'漸近自由(asymptotic freedom)'現象。自然界中存在有四種作用力，分別是重力、電磁力、弱作用力和強作用力。其中強作用力的作用對象是構成質子和中子的夸克。夸克在質子和中子中因強作用力的緣故緊密的結合在一起。一般的作用例如眾力或是電磁力都具有相同的特徵，也就是二者間的距離越近，作用力越大。David J. Gross、H. David Politzer和Frank Wilczek三位的最重要貢獻便是發現當夸克距離相當接近的時候，夸克間的作用力相當微弱，有如自由粒子一般；但是當夸克相互距離增大的時候，夸克間作用力便會變的相當強。根據這個理論所得到的最直接結果便是夸克會緊密的結合在一起，構成穩定的結構。這個理論便被稱為"漸近自由"(asymptotic freedom)。這個概念可以用個簡單的模型做想像：想像你手邊有一條橡皮筋，當你不去拉橡皮筋的時候，橡皮筋本身沒有什麼彈力。但是一旦你把橡皮筋拉長，你便會發現橡皮筋具有相當大的拉力要恢復原狀。這便有些類似漸近自由的感覺。他們的工作為量子色動力學(Quantum ChromoDynamics, QCD)建立了基礎。根據QCD，物理學家得以解釋為何夸克總是束縛在一起，也可以解釋為何子和中子是由三個夸克穩定的結合。這個理論也成為了結合電磁力、弱作用力強作用力的標準模型的重要根據。但是強作用力和標準模型並非到此為止。儘管標準模型已經做出了許多重要的貢獻，但是仍有許多的困難需要克服。其中之一便是尋找西格斯粒子(Higgs particle)，還有解釋微中子(neutrino)的質量問題，都是需要克服的問題，甚至需要建構超越標準模型的理論。
資料來源：http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=1622