前段时间我们已经探讨了四种基本力中的一种：弱相互作用。今天让我们一起探究另一种力—强相互作用。到现在为止，强相互作用是已知的最强大的力，其强度比引力高出39个数量级。不过这种力的作用范围非常有限，否则整个宇宙将被它所控制。
强相互作用和弱相互作用类似，都仅限于原子核内部，只影响核内的粒子。与广泛作用于宏观物体和长距离的引力与电磁力不同，它们的作用范围相对较窄且狭小。
让我们回到1918年，卢瑟福解开了原子核的秘密，科学家们在核中发现了质子和中子，并曾认为这些是基本粒子。
但事实远比这复杂。
根据物理学，质子带正电，而所有超过氢元素的原子核至少包含两个质子，原子序数越大，质子数亦越多。
物理学家惊讶于：这些同带正电的质子怎么能和平共处？按照电磁学理论，同电荷的粒子应该会互相排斥。
这促使科学家怀疑，质子可能不是基本粒子，内部可能藏有更微小的结构，否则它们不可能在如此小的核半径（10^-15m）中被束缚。
直到20世纪60年代，通过对质子和中子进行直线加速器弹性散射的实验揭示了质子内部的秘密。
我们现在知道，质子和中子实际上是由夸克构成的。夸克分为三代六种，根据其属性可以划分为三种「颜色」和六种「味道」。
这里所谓的颜色和味道与日常概念完全不同，只是科学家用来描述夸克特定属性的术语。
夸克之所以能在核子（即质子和中子）中被束缚，正是因为强相互作用的作用。
强相互作用有一特性，与其他力如引力和电磁力不同，后者的强度会随着距离增加而减弱，而强相互作用却相反，夸克间距离越远，强力越强。这就是为什么夸克无法从组成它们的粒子群中逃脱，我们无法观测到单独的夸克，只能观测到三个或两个夸克的组合。那为什么总是两个或三个夸克在一起，而不是四个或五个夸克呢？
复合粒子由五个夸克构成的想象图
或许四个或五个夸克也能形成稳定的复合粒子，但目前科学界尚未广泛发现这类粒子（尽管近年来有报道称发现了由四个夸克构成的粒子）。即使存在，这些粒子也极不稳定且不常见。
每个夸克都携带一种称为色荷的属性，总共有六种色荷：红、绿、蓝、反红、反绿、反蓝。而夸克组成的复合粒子必须呈色中性。
有三种组合方式可以实现色中性：
1. 三个夸克各自带有红、绿、蓝色荷的组合。
2. 三个反夸克带有反红、反绿、反蓝色荷的组合。
3. 一个带红色荷的夸克和一个带反红色荷的反夸克的组合，其他色荷也是同理。
为保持色中性，夸克总是三个一组或一个夸克与一个反夸克成对出现。大多数情况下，质子和中子都包含三个夸克。
强相互作用的介质是胶子，它们负责将夸克结合在一起，展现出强力的效果。
但问题仍然存在：强相互作用虽然束缚了夸克，但未解释为什么质子间的正电荷不会导致它们互相排斥。事实上，强相互作用还具有溢出效应，传递强力的胶子会逃逸出一部分，并在质子和中子之间游移。
强相互作用溢出效果图，其中小球代表胶子
在原子核尺度上，强力是电磁力的137倍强。虽然逃逸的胶子数量不多，强度也不如强相互作用那么强，但足以抵消质子间的电荷排斥力，并留有余力来拉近质子之间的距离。常言道，「瘦死的骆驼比马大」，这说明了强力的本质。
夸克间通过胶子传递强力
由这些溢出的胶子形成的残留强力绑定了核子，形成了原子核。这种溢出的力被称为「核力」，主要功能是中和质子间的电荷排斥力并拉近质子与中子。
核力主要由传递强相互作用的胶子组成，这些胶子具有色荷，并需要与其他胶子结合来中和自己的色荷。
夸克和胶子之间的关系示意图
为了中和色荷，胶子们会与其他胶子结合，形成了所谓的「残留的强力」。这种核力与夸克间的强相互作用不同，其作用对象是核子而非夸克。
虽然核力起源于强相互作用，但它并没有强力那样的强度，与其他力一样，其强度会随着核子距离的增加而减弱。
这种核力的减弱导致重元素的原子核结构不稳定，原子核变得越来越不稳定，这是重元素易于发生核裂变的原因。
重元素原子核裂变示意图
如果核力继承了其「父亲」强力的特性，那么原子弹将无法制造。因为核子越多，核力越强，那么重元素的结构将更加稳定，铀和钚等元素不会发生核裂变。
