粒子物理学
量子色动力学（QCD）
观察高能光子在核场中转化为电子–正电子对，以及两粒子在探测器磁场中的螺旋径迹。改变光子能量与磁场强度，验证阈值 MeV 以及径迹半径 与 B 的反比关系。
器材
- 带磁场与核库仑场的虚拟探测器
- 光子能量滑块（MeV 读数）
- 磁场滑块（特斯拉读数）
- “改变能量分配”按钮（调整两粒子的能量分配）
- 暂停按钮与三维画布上两条反向螺旋径迹
实验步骤
在阈值以上产生电子对
将光子能量滑块调至 1 MeV 以下：读数提示“Eγ 低于 1.022 MeV 阈值”，无电子对产生。提高到数十 MeV：光子变成电子和正电子——阈值为两粒子的静能 MeV。
读取磁场中径迹半径
在能量不变时，观察两条径迹反向卷曲——电子与正电子带相反电荷。减小磁场滑块 B：螺旋变宽，因为半径 与 B 成反比；这正是探测器测量带电粒子动量的原理。
改变能量分配并比较簇射
点击“改变能量分配”重新分配两粒子的光子能量：能量较低的粒子螺旋更紧。将 Eγ 推到最大，可见次级径迹增多——暗示真实探测器中 QCD 将夸克/胶子强子化成的粒子簇射。
模拟
实验历史
对产生 γ → e⁺e⁻ 在20世纪20年代末由量子电动力学预言并首先在云室中观察到；1932年卡尔·安德森正是利用本模拟展示的磁场偏转技术在宇宙线中发现了正电子。
量子色动力学建于20世纪70年代初：默里·盖尔曼在其夸克模型（1964年）基础上给出“色荷”框架；1973年戴维·格罗斯、弗兰克·维尔切克和戴维·波利策证明强相互作用在短距离变弱——“渐近自由”解释了为什么夸克从不单独出现，只在探测器中以强子簇射形式现身。