为什么原子是宇宙最伟大的奇迹(5)

大质量原子核中核β衰变的示意图。β衰变是通过弱相互作用进行的衰变，将中子转化为质子，电子和反电子中微子。在中微子被知道或探测到之前，能量和动量似乎在β衰变中都不守恒;沃尔夫冈·泡利（Wolfgang Pauli）提出存在一种新的、微小的中性粒子。
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这个小小的领悟，突然之间，会教会你很多关于实相的基本本质。
首先，它会立即告诉你，质子和/或中子之间一定存在一些比电磁力额外的力。例如，氘的存在（具有1个质子和1个中子的氢同位素）告诉我们质子和中子之间存在某种吸引力，并且不能用电磁力（因为中子是中性的）或重力（因为引力太弱而无法解释这种结合）来解释。必须存在某种核约束力。
这种力必须至少在某个小距离范围内，能够克服同一原子核内质子之间的静电排斥：换句话说，它必须是一种更强的核力，甚至比两个质子之间的排斥力（本身相当强）还要强。因为没有完全由两个（或多个）质子组成的稳定原子核，所以中子必须在原子核的稳定性中发挥作用。
換句話說，只要發現原子核包含質子和中子，強核力的存在 - 或非常類似的東西 - 就成為必要的。

单个质子和中子可能是无色实体，但它们中的夸克是有色的。胶子不仅可以在质子或中子内的单个胶子之间交换，还可以在质子和中子之间的组合中交换，从而导致核结合。但是，每个交易所都必须遵守全套量子规则。
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此外，一旦以下任一：
发现自由中子可以衰变，
或发现放射性β衰变，
或者发现恒星的核心是由核聚变驱动的，
这意味着除了重力、电磁力和强核力之外，还有第四种基本相互作用的存在：我们称之为弱核力。
不知何故，必须发生某种相互作用，允许人们吸收多个质子，将它们融合在一起，然后让它转化为比原来的两个质子质量更小的状态，其中一个质子至少转化为中子和正电子（反电子），并且能量和动量仍然守恒。将一种类型的粒子转换为另一种不同于“其各部分的总和”或“创造等量的物质和反物质”的能力是其他三种相互作用都无法容纳的。仅仅通过研究原子，就可以推断出弱核力的存在。