弱力和強力是產(chǎn)生在微觀領(lǐng)域的相互作用，作用效果在微觀層面才能觀察到。兩者都屬于短程力，屬亞原子粒子間的相互作用。

弱力

弱力是4種基本力中第三強的力，比電磁力要弱很多，強度約相當(dāng)于電磁力的十億分之一。弱力的作用距離比強力短，作用范圍大約在10^-18米之內(nèi)，是4種基本力中作用距離最短的力。

（四種基本力的強度及其作用范圍）

弱力只作用于夸克、電子、中微子等費米子，而對光子、膠子等玻色子不起作用。根據(jù)量子場論的解釋，費米子之間依靠交換W+、W-、Z三種玻色子來進行弱相互作用的傳遞。

那費米子與玻色子是什么？

簡單來說，費米子為服從費米-狄拉克統(tǒng)計、自旋（在量子力學(xué)中，粒子的自旋是由粒子的內(nèi)稟角動量引起的內(nèi)稟運動，這與經(jīng)典力學(xué)中的自轉(zhuǎn)概念并不一樣，大家了解一下就行了）為半奇數(shù)的一類粒子（例如夸克和電子的自旋都為1/2），它們遵守泡利不相容原理（即不能有兩個以上的粒子出現(xiàn)在相同的量子態(tài)中）；玻色子為服從玻色-愛因斯坦統(tǒng)計、自旋為整數(shù)的一類粒子（例如光子、膠子的自旋為1），雖不遵守泡利不相容原理，但在超低溫狀態(tài)時可發(fā)生玻色-愛因斯坦凝聚。自然界中的一切都是由費米子構(gòu)建起來的，而玻色子則只負責(zé)傳遞相互作用。

（基本粒子中的費米子與玻色子）

弱力與原子的衰變有關(guān)。大家也許知道，自然界中存在許多放射性元素，比如鈾。像鈾這種不穩(wěn)定的重元素，其原子核會自發(fā)的發(fā)生放射性衰變，不穩(wěn)定的重元素會轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的輕元素。

（鈾的衰變過程）

什么是元素的放射性衰變？

放射性衰變是不穩(wěn)定原子核自發(fā)地放出射線或粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子核的過程，整個過程中原子核會逐漸變小，主要包括α衰變（從原子核射出α粒子）、β衰變（從原子核射出正電子或負電子）和γ衰變（從原子核輻射出伽馬射線）等形式。一些元素的原子核會連續(xù)發(fā)生多次哀變，直至產(chǎn)生穩(wěn)定原子核。放射性同位素的半衰期長短差異極大，短的不到一秒，長的可達上億年。半衰期愈短的同位素，放射性也就愈強。

強力

強力是強子之間相互作用的一種力，后來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)強子由更基礎(chǔ)的夸克組成。強力不僅名字上有個“強”，其本身的作用強度也是4種基本力中最強的，大約是電磁力的137倍。強力的作用范圍大約在10^-15米。

強力的產(chǎn)生與電磁力有點類似，帶有電荷的粒子存在電磁力，而夸克帶有色荷，強力就是帶有色荷的夸克之間所具有的相互作用，色禁閉現(xiàn)象也正是產(chǎn)生于此。強力通過交換膠子（膠子也具有色荷）而傳遞相互作用。在低能量狀態(tài)下，介子（介子也是強子）也充當(dāng)著強力的媒介粒子。

（膠子在夸克間傳遞強力）

與弱力相似，強力也會引起粒子衰變（粒子衰變是一個基本粒子轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌玖Ｗ拥淖园l(fā)過程，與放射性衰變不同）。強衰變粒子的平均壽命極短，在10^-20～10^-24秒左右，這類粒子我們將其稱之為共振態(tài)粒子，它們也是由夸克構(gòu)成的。通過粒子碰撞試驗，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許多共振態(tài)粒子。

（中子衰變?yōu)橘|(zhì)子的費曼圖）

上過初中的都知道，原子核中的質(zhì)子帶一個單位正電荷，同性相斥的道理大家也都懂，質(zhì)子和中子正是在強力的作用下克服庫侖斥力而強行粘合在一起的，核反應(yīng)與核能都與強相互作用息息相關(guān)。

總結(jié)

好了，有關(guān)4種基本力的介紹就到此為止?？茖W(xué)家們一直希望能夠建立大統(tǒng)一理論，在統(tǒng)一的框架下，描述這4種基本力。麥克斯韋統(tǒng)一了電力與磁力，更進一步，電磁力和弱力也得到了統(tǒng)一，并且電弱統(tǒng)一理論得到了非常嚴格的實驗檢驗。目前強力還沒有很好的融入，引力更是一塊難啃的骨頭。