強互動作用粒子

強互動作用粒子（Strongly interacting massive particles，縮寫 SIMPs），是一種彼此間以強力作用的假設粒子。在碰撞星系阿貝爾 3827，它們似乎是被散射而看起來落後於普通物質的暗物質。儘管與普通物質有微弱的作用，它們還是被推斷可能是暗物質。然而，自那發現之後，根據對群集的進一步觀測，就不在模型中給予考慮。

基本介紹

• 中文名：強互動作用粒子
• 外文名：Strongly interacting massive particles

簡介

強互動作用粒子（Strongly interacting massive particles，縮寫 SIMPs），是一種彼此間以強力作用的假設粒子。在碰撞星系阿貝爾 3827，它們似乎是被散射而看起來落後於普通物質的暗物質。儘管與普通物質有微弱的作用，它們還是被推斷可能是暗物質。然而，自那發現之後，根據對群集的進一步觀測，就不在模型中給予考慮。

強相互作用例子被提出作為解決超高能宇宙射線的問題，以及沒有冷卻流的星系星團。從1990年開始，各種實驗和觀測都對SIMP要成為暗物質產生了限制。SIMP的湮滅會產生巨大的熱量。DAMA實驗受限於使用的Nal(TI)晶體。測量天王星的能量過剩排除SIMP在150MeV至10GeV的可能。地球的熱流極大地限制了任何截面。

強相互作用

強相互作用是作用於強子之間的力，是所知四種宇宙間基本作用力最強的，也是作用距離第二短的（大約在 10m 範圍內，比弱相互作用的範圍大）。另外三種相互作用分別是引力、電磁力及弱相互作用。核子間的核力就是強相互作用。它抵抗了質子之間的強大的電磁力，維持了原子核的穩定。強相互作用也將夸克基本粒子結合成為質子及中子等強子，這也是組成大部分物質的粒子。而且一般質子或中子裡，大部分的質能是以強相互作用場能量的形式存在，夸克只提供了1%的質能。

強相互作用可以在二個地方看到：較大的尺度（約1至3飛米）下，強相互作用將質子及中子結合成為原子的原子核，較小的尺度（約0.8飛米，約為核子的尺寸）下，強相互作用將夸克結合，成為質子、中子或其他強子。強相互作用的作用力非常強，大到束縛一個夸克的能量可以轉換為新的夸克對的質量，強相互作用的這個性質稱為夸克禁閉。

強相互作用是唯一強度不會隨距離減小的作用力，但因為夸克禁閉，夸克會限制和其他夸克在一起，形成的強子之間會有殘留的強相互作用，也稱為核力，核力會隨距離而迅速減少。撞擊原子核釋放的部分束縛能和產生的核力有關，而核力也用在核能及核聚變式的核武器中。

強相互作用一般認為是由膠子傳遞的，膠子會在夸克、反夸克及其他膠子之間交換。膠子會帶有色荷，色荷和人眼可見的顏色完全沒有關係，色荷類似電荷，但色荷有六種（紅、綠、藍、反紅、反綠、反藍），因此會形成不同的力，有不同的規則，在量子色動力學（QCD）中有描述，這也是夸克-膠子相互作用的基礎。吳秀蘭等科學家對膠子發現有很大貢獻的科學家，在1995年因此獲得了歐洲物理學會髙能和粒子物理獎。

在大爆炸後，電弱時期時，弱電相互作用和強相互作用分離，統一弱相互作用和電磁相互作用的電弱統一理論已經獲得實驗證實。科學家進一步預期有一個大統一理論可以統一弱電相互作用及強相互作用，現今有許多是大統一理論的理論，第一個是哈沃德·喬吉和謝爾登·格拉肖於1974年提出了最早的SU(5)大統一理論，但和實驗不合，其他的理論有SO(10)模型、喬吉-格拉肖模型，但還沒有一個是廣為科學家接受，且有實驗證實的理論，而且許多大統一理論都預言質子衰變，但目前也還沒有實驗支持，大統一理論也還是未解決的物理學問題之一。

大質量弱相互作用粒子

大質量弱相互作用粒子（英語：Weakly interacting massive particles，簡稱WIMP），是一種仍然停留在理論階段的粒子，是暗物質最有希望的候選者。理論預言這種粒子應該有以下兩個特點：

1. 粒子只通過弱核力和引力產生相互作用，或者粒子的相互作用截面小於弱核力作用截面；
2. 與普通粒子相比質量較大。

由於它們不參與電磁力作用，因此無法被直接探測到；由於它們不參與強核力作用，因此它們基本上與普通物質不發生相互作用；由於它們較大的質量，因此它們運動的速度相對緩慢，因而能夠成團聚集。根據以上特點，WIMP被認為是最有可能的“冷暗物質”候選者。

現在很多實驗正在尋找在理論上的“大質量弱相互作用粒子”（WIMPS）的粒子，它最有可能是暗物質。各個實驗在地下的那些訂做的設備全都等著一顆“大質量弱相互作用粒子”撞擊原子核並引起一次反彈的時刻的到來。這樣的實驗必須在地下進行，以防止宇宙射線干擾結果。

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