在粒子物理学的历史里，对强作用力的猜测和研究比较多，但其发展也较为曲折。对弱作用力的研究反而相对顺利。粒子物理学家认为，不论是强作用力、弱作用力，还是电磁力，宇宙中所有的作用力都是通过交换媒介粒子来达成的。这些媒介粒子必须是玻色子。玻色子分为几种。最简单是光子（hν），用于传递电磁力。当两个带电的粒子在通过电磁力互相作用的时候，它们其实是在互相传递光子。用光子的交换来解释电磁力的作用的理论被称为“量子电动力学”（Quantum electrodynamics），它出现得比较早，大约在20世纪中叶就已经发展得很成熟了。而对于强作用力和弱作用力的解释则一直没有成功。1954年，杨振宁和米尔斯（Robert Mills）发表了杨-米尔斯理论（Yang-Mills theory），提出了一个“规范场”（gauge field）的想法。这个理论最初是为了解释强作用力，但没有成功。这个理论的想法后来被3位物理学家格拉肖（Sheldon Glashow）、萨拉姆（Abdus Salam）和温伯格（Steven Weinberg）用来解释弱作用力取得了成功。后来，人们认为电磁力和弱作用力是可以合并在一起来解释的（见图4.11）。当温度较低的时候，电磁力和弱作用力是分开的。但是当温度很高的时候，电磁力和弱作用力就可以合并在一起，成为同一种力了。也就是说，虽然我们今天看到的电磁力和弱作用力是分开的，但在宇宙之初，温度很高的情况下，它们是合二为一的“电弱作用力”。于是他们进一步发展出了电弱交互作用理论（electroweak theory，或者取这3位科学家的姓氏首字母的GSW理论）。

图4.9　杨振宁（左）　李政道（中）　吴健雄（右）

杨振宁（1922—）与李政道（1926—）是华裔理论物理学家。他们1956年提出在弱作用力里宇称不守恒。这个理论很快得到另一位物理学家吴健雄（1912—1997）的实验验证。这项工作让杨振宁和李政道在1957年获得了诺贝尔物理学奖。另外，杨振宁在1954年提出的杨-米尔斯理论在粒子物理学里也有重要的影响。

图4.10　格拉肖（左）　萨拉姆（中）　温伯格（右）(www.daowen.com)

格拉肖（Sheldon Glashow，1932—）是美国物理学家；萨拉姆（Abdus Salam，1926—1996）是巴基斯坦理论物理学家；温伯格（Steven Weinberg，1933—）是美国理论物理学家。他们3人因为建立了“弱-电磁力（electro-weak）理论”而获得了1979年的诺贝尔物理学奖。

图4.11　粒子物理学里弱作用力的模型

类似于汤川模型里认为强作用力是靠交换玻色子的想法，粒子物理学家认为弱作用力也是靠玻色子的交换来传递的。上图是一个例子，显示了轻子之间的弱作用力是靠W玻色子的交换进行的。

传递弱作用力的玻色子有三种：W±与Z粒子。W＋粒子是带正电的，W－是它的反粒子，带负电。Z粒子是不带电的。它们的自旋都为1。