a=7.2974×10-3 (11) c来量度，只是这一自然尺度的10”分之一.用(18) 这表明，两个带电粒子之间的相互作用，如以c来 式除以ao=GM/hc,得ylao=m2/M后.因ao=1,所 量度，只是这一自然尺度的10分之一.用(10)式除 以 以ao=GM/hc,即得a/ao=（1/4πo)e21GM6.因为 Y=m21M6. (20) ao=1,所以 按(20)式计算，亦可得y=5.9047×10-”.显然，这 a=(1/4πo)e21GM6, (12) 就是引力相互作用与强相互作用的强度比，前者是 这就是电磁相互作用与强相互作用的强度比，即前 后者的10”分之一.由此可定义引力相互作用耦合 者是后者的10分之一.由此可以定义精细结构常 常数为核子质量的平方与引斥子质量的平方之比. 数为电磁相互作用与强相互作用的强度比，从而取 综上所述，4种相互作用的相对强度，可以用相 得一种新的物理意义 应的4个耦合常数的数量级来表述如下： 次说B,这是弱相互作用耦合常数，亦即费米耦 a0:a:3:y=10°：10-3：10-2：10-39 合常数.由于弱相互作用产生于3衰变中，因此(8) 这就说明，在探讨4种相互作用的统一理论中，普朗 式中的m可以电子质量m。代之，g则改作G.于是 克质量是一个具有关键性的物理量，而如果在高能 (8)式可化为下式： 物理学的发展中一旦发现具有普朗克质量的引斥 B=Gemzc/h3 (13) 子，那就更有着理论与实践相结合的重大意义.那 Gr是费米常数，第一次出现在“CODATA1998年基 么，在原子核内，能否存在引斥子这样的实体呢？一 本物理常数推荐值”一文的表24中.在“原子的和原 般说来，引斥子的质量总是蕴藏在具有的势能之中， 子核的”常数的“电弱”子目录下，列出了“费米耦合 而势能又是随作用距离成反比变化的.在核力作用 常数”Gr/(c3=1.16639×10-5GeV-2.由此得Gr= 范围的尺度(105m)上，引斥子具有的势能为最小： 1.16639×10-5(c)3.经过单位换算后，计算结果是 设想在普朗克长度的尺度(10-m)上，引斥子具有 Gr=1.4363×10-Jm3.这与费米常数曾取得的观测 的势能为最大.这样，引斥子可能具有的势能，便在 值(1.4350±0.0011)×10-2Jm3[4们相符合 10-1一10°GeV之间.随着高能物理学的发展和精 现以(13)式右边的分子和分母各乘以c3,然后 密测量技术的进步，总有可能从原子核内部的运动 再除以(c)2,整理后可得 中，用实验方法在这一能量范围内，测出相应的势 B Ge(m.c/h2)/hc, (14) 能，从而取得普朗克质量的实验值，以证实引斥子的 式中的m。c/:是康普顿波长元c的倒数，故得 存在】 特别值得注意的是，从上述(12)，(17)和(20)三 β=Ge(1/大c/hc (15) 式，都可以从测得的有关基本物理常数来测出M。 以元。的最新推荐值代入(15)式计算，结果是： 例如，从(20)式便可得M。=m,(y).如果用实验 3=3.0460×10-12 (16) 方法测得Y,就可以取得普朗克质量的实验值，以与 这表明，在3衰变中的弱相互作用，如以c来量 理论值相比较，而使之得以确认.一旦从实验上测得 度，只是这一自然尺度的102分之一.再用(15)式除 普朗克质量，便可把万有引力常数G与其他基本物 以ao=GM6/hc,便得B/ao=Gn(1/t)/GM6.因为 理常数联系起来，从而可以另辟途径来测定万有引 ao=1,所以 力常数G.柯恩在1988年发表的一篇题为“基本物 B=G.(1/x)1GM6. (17) 理常数论文中曾指出：“量纲分析可以写出G= 很显然，这就是弱相互作用与强相互作用的强度比， c/m品，这里mm是普朗克质量，21.77×10-kg,但这 前者只是后者的102分之一 无助于测定G值，因为没有独立的方法来测定 再说Y,这是引力相互作用耦合常数.从(9)式 mm.”现在从上面的叙述中可以找到独立的方法来 取质子质量m。,即有 测定普朗克质量，自然也可以用新的方法来测定G Y Gmi/hc. (18) 值了.在基本物理常数的测定史上，无疑具有划时代 用各量的最新推荐值代入(18)式，计算结果是 的重要意义. y=5.9047×10-9 (19) 就当前G的测定工作来看，从1996到1999的4 这表明，在核子与核子之间的引力相互作用，如以 年中，至少已发表了9个单位的9个测定G值的结 ·304· 物理! ! "#$%"& ’ ()*+ , （((） 这表明，两个带电粒子之间的相互作用，如以"! 来 量度，只是这一自然尺度的 ()+ 分之一,用（()）式除 以!) ! "#$ ) - "!，即得!- !) !（(-&#$)）$ $ -"#$ ) , 因为 !) ! (，所以 ! !（(-&#$)）$ $ -"#$ )， （($） 这就是电磁相互作用与强相互作用的强度比，即前 者是后者的 ()+ 分之一, 由此可以定义精细结构常 数为电磁相互作用与强相互作用的强度比，从而取 得一种新的物理意义, 次说%，这是弱相互作用耦合常数，亦即费米耦 合常数,由于弱相互作用产生于%衰变中，因此（.） 式中的 % 可以电子质量 %/ 代之，& 则改作 "0 ,于是 （.）式可化为下式： % ! "0 %$ / !- "+ （(+） "0 是费米常数，第一次出现在“123454(%%. 年基 本物理常数推荐值”一文的表 $& 中,在“原子的和原 子核的”常数的“电弱”子目录下，列出了“费米耦合 常数”"0 （- "!）+ ! (#(66+% ’ () * 7 8/9* $ ,由此得 "0 ! (#(66+% ’ () * （7 "!）+ , 经过单位换算后，计算结果是 "0 ! (#&+6+ ’ () * 6$ :;+ ,这与费米常数曾取得的观测 值（(#&+7) < )#))((）’ () * 6$ :;+［&］ 相符合, 现以（(+）式右边的分子和分母各乘以 ! + ，然后 再除以（"!）$ ，整理后可得 % ! "（0 %/ !- "$ ）- "!， （(&） 式中的 %/ !- "是康普顿波长&* 1 的倒数，故得 % ! "（0 (-&*$ 1）- "!, （(7） 以&* 1 的最新推荐值代入（(7）式计算，结果是： % ! +#)&6) ’ ()*($ , （(6） 这表明，在%衰变中的弱相互作用，如以"! 来量 度，只是这一自然尺度的 ()($分之一,再用（(7）式除 以!) ! "#$ ) - "!，便得%- !) ! "（0 (-&* $ =）-"#$ ) , 因为 !) ! (，所以 % ! "（0 (-&*$ = ）-"#$ ) , （("） 很显然，这就是弱相互作用与强相互作用的强度比， 前者只是后者的 ()($ 分之一, 再说’，这是引力相互作用耦合常数, 从（%）式 取质子质量 %>，即有 ’ ! "%$ > - "!, （(.） 用各量的最新推荐值代入（(.）式，计算结果是 ’ ! 7#%)&" ’ ()*+% , （(%） 这表明，在核子与核子之间的引力相互作用，如以 "! 来量度，只是这一自然尺度的 ()+% 分之一,用（(.） 式除以!) ! "#$ ) - "!，得’- !) ! %$ > -#$ ) ,因!) ! (，所 以 ’ ! %$ > -#$ ) , （$)） 按（$)）式计算，亦可得’ ! 7#%)&" ’ () * +% , 显然，这 就是引力相互作用与强相互作用的强度比，前者是 后者的 ()+%分之一, 由此可定义引力相互作用耦合 常数为核子质量的平方与引斥子质量的平方之比, 综上所述，& 种相互作用的相对强度，可以用相 应的 & 个耦合常数的数量级来表述如下： !) ?! ?% ? ’ ! () ) ? ()*+ ? ()*($ ? ()*+% , 这就说明，在探讨 & 种相互作用的统一理论中，普朗 克质量是一个具有关键性的物理量，而如果在高能 物理学的发展中一旦发现具有普朗克质量的引斥 子，那就更有着理论与实践相结合的重大意义, 那 么，在原子核内，能否存在引斥子这样的实体呢？一 般说来，引斥子的质量总是蕴藏在具有的势能之中， 而势能又是随作用距离成反比变化的, 在核力作用 范围的尺度（() * (7 ;）上，引斥子具有的势能为最小； 设想在普朗克长度的尺度（() * +7 ;）上，引斥子具有 的势能为最大,这样，引斥子可能具有的势能，便在 () * $( —() (% 8/9 之间, 随着高能物理学的发展和精 密测量技术的进步，总有可能从原子核内部的运动 中，用实验方法在这一能量范围内，测出相应的势 能，从而取得普朗克质量的实验值，以证实引斥子的 存在, 特别值得注意的是，从上述（($），（("）和（$)）三 式，都可以从测得的有关基本物理常数来测出 #) , 例如，从（$)）式便可得 #) ! %> （- ’）(-$ , 如果用实验 方法测得’，就可以取得普朗克质量的实验值，以与 理论值相比较，而使之得以确认,一旦从实验上测得 普朗克质量，便可把万有引力常数 " 与其他基本物 理常数联系起来，从而可以另辟途径来测定万有引 力常数 " ,柯恩在 (%.. 年发表的一篇题为“基本物 理常数”［7］ 论文中曾指出：“量纲分析可以写出 " ! "!-%$ @A，这里 %@A是普朗克质量，$(#"" ’ () * % BC，但这 无助于测定 " 值，因为没有独立的方法来测定 %@A ,”现在从上面的叙述中可以找到独立的方法来 测定普朗克质量，自然也可以用新的方法来测定 " 值了,在基本物理常数的测定史上，无疑具有划时代 的重要意义, 就当前 " 的测定工作来看，从 (%%6 到 (%%% 的 & 年中，至少已发表了 % 个单位的 % 个测定 " 值的结 · +)& · 物理