Ισχυρή αλληλεπίδραση

Η ισχυρή αλληλεπίδραση (ή ισχυρή πυρηνική δύναμη) είναι μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις. Οι άλλες είναι ο ηλεκτρομαγνητισμός, η ασθενής αλληλεπίδραση και η βαρύτητα. Ονομάζονται θεμελιώδεις δυνάμεις επειδή δεν μπορούν να γίνουν απλούστερες.

Η ισχυρή πυρηνική δύναμη συγκρατεί την περισσότερη συνηθισμένη ύλη μαζί. Παρά το γεγονός ότι είναι η ισχυρότερη θεμελιώδης δύναμη, 1038 (1 ακολουθούμενο από 38 μηδενικά) φορές ισχυρότερη από τη βαρύτητα, η ισχυρή αλληλεπίδραση λειτουργεί μόνο σε αποστάσεις μερικών femtometres (fm). Αυτό είναι περίπου ^10-15 (0,0000000000000000001) μέτρα μήκος.

Οι επιστήμονες τη χωρίζουν συχνά σε δύο μέρη: τη δύναμη χρώματος και την πυρηνική δύναμη. Σε αποστάσεις 0,8 fm και λιγότερο, η χρωματική δύναμη συγκρατεί τα υποατομικά σωματίδια, όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια, μαζί. Σε αποστάσεις 1 έως 3 fm, η πυρηνική δύναμη συνδέει τα υποατομικά σωματίδια σε πυρήνες ατόμων.

Η ισχυρή αλληλεπίδραση θεωρείται συχνά ότι ελέγχεται από τα γκλουόνια, τα οποία "συγκολλούν" τα κουάρκ μεταξύ τους μέσω της ισχυρής δύναμης. Τα γκλουόνια μπορούν να ανταλλάσσονται (μετακινούνται) μεταξύ κουάρκ, αντικουάρκ και άλλων γκλουονίων. Όλα αυτά τα σωματίδια λέγεται ότι φέρουν ένα "χρωματικό φορτίο", κάτι που έχουν τα στοιχειώδη σωματίδια και είναι σαν το ηλεκτρικό φορτίο. Τα σωματίδια με χρωματικό φορτίο ανταλλάσσουν γκλουόνια, όπως τα σωματίδια με ηλεκτρικό φορτίο ανταλλάσσουν φωτόνια.

Στη θεωρία της κβαντικής χρωμοδυναμικής (QCD), η ισχυρή δύναμη είναι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ κουάρκ και γκλουονίων. Η κβαντική χρωμοδυναμική είναι η θεωρία που εξηγεί τα διαφορετικά χρώματα [παραπομπή που απαιτείται]. Η ισχυρή δύναμη είναι η βασική δύναμη που ελέγχεται από τα γκλουόνια, επηρεάζοντας τα κουάρκ, τα αντικουάρκ και τα ίδια τα γκλουόνια.

Η ισχυρή δύναμη επηρεάζει άμεσα μόνο τα κουάρκ. Μεταξύ αδρονίων, η ισχυρή δύναμη είναι γνωστή ως πυρηνική δύναμη. Η ισχυρή δύναμη είναι ο λόγος για τον οποίο δεν μπορούμε να δούμε ελεύθερα κουάρκ, δηλαδή κουάρκ που είναι μόνα τους. Αυτό το γεγονός ονομάζεται χρωματικός περιορισμός, μια θεωρία που λέει ότι μπορείτε να δείτε μόνο αδρόνια.

Χρώμα ισχυρή δύναμη

Η έγχρωμη ισχυρή δύναμη είναι η πυρηνική δύναμη που δρα μεταξύ των τριών κουάρκ από τα οποία αποτελείται ένα πρωτόνιο ή νετρόνιο. Ονομάζεται έγχρωμη ισχυρή δύναμη επειδή, όπως και η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, η ισχυρή δύναμη έχει φορτία. Η βασική διαφορά είναι ότι η ηλεκτρομαγνητική δύναμη έχει μόνο ένα φορτίο (τα μαγνητικά φορτία είναι απλώς αργά κινούμενα ηλεκτρικά φορτία), ενώ η ισχυρή δύναμη έχει τρία. Αυτοί οι τρεις τύποι φορτίων έχουν πάρει τα ονόματά τους από τα χρώματα: κόκκινο, μπλε και πράσινο. Έχουν επίσης αντι-χρώματα: αντι-κόκκινο, αντι-μπλε και αντι-πράσινο. Όπως και στην ηλεκτρομαγνητική δύναμη, τα αντίθετα χρώματα έλκονται και τα ίδια χρώματα απωθούνται. Μερικά σωματίδια που έχουν χρωματικό φορτίο είναι τα κουάρκ και τα αντικουάρκ. Ο τύπος του κουάρκ δεν σχετίζεται καθόλου με το χρωματικό φορτίο αυτού του κουάρκ. Τα κουάρκ είναι ένα από τα μικρότερα σωματίδια που είναι σήμερα γνωστά στον άνθρωπο- δεν καταλαμβάνουν χώρο επειδή είναι σημεία και είναι τα μόνα σωματίδια που δεν έχουμε καταφέρει ακόμη να διαχωρίσουμε από άλλα σωματίδια. Αυτό συμβαίνει στην πραγματικότητα επειδή η φύση της ισχυρής δύναμης μεταξύ των σωματιδίων είναι ότι γίνεται ισχυρότερη όσο πιο μακριά βρίσκονται τα σωματίδια. Ο φορέας της ισχυρής δύναμης ονομάζεται γκλουόνιο. Τα γκλουόνια έχουν επίσης χρωματικό φορτίο. Τόσο τα κουάρκ όσο και τα γκλουόνια έχουν ιδιότητες που τα καθιστούν μοναδικά σε σχέση με άλλα σωματίδια.

Τα τρία χρώματα των κουάρκ (κόκκινο, πράσινο, μπλε). Συνδυάζονται για να είναι λευκά ή άχρωμα

Τα τρία κουάρκ αντιχρώματα (αντικόκκινο, αντιπράσινο, αντιμπλε). Συνδυάζονται επίσης για να είναι άχρωμα- μαύρα σε περίπτωση που αναφέρονται σε φυσική ύλη ή χρωστικές ουσίες.

Η ισχυρή δύναμη μετακινείται μεταξύ ενός πρωτονίου και ενός νετρονίου μέσω γκλουονίων

Πυρηνική δύναμη

Η πυρηνική δύναμη ή υπολειμματική (εναπομείνασα) ισχυρή δύναμη είναι η ισχυρή δύναμη όπως δρα μεταξύ αδρονίων (σωματίδια που αποτελούνται από δύο ή τρία κουάρκ, π.χ. πρωτόνια και νετρόνια). Είναι αυτό που συγκρατεί τον πυρήνα ενός ατόμου ενωμένο.

Σχετικές σελίδες

Φυσική σωματιδίων
Ισότοπο
Πυρηνική φυσική

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Ερ: Ποιες είναι οι τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στη φυσική;

A: Οι τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στη φυσική είναι ο ηλεκτρομαγνητισμός, η ασθενής αλληλεπίδραση, η βαρύτητα και η ισχυρή πυρηνική δύναμη.

Ερ: Πώς διαφέρει η ισχυρή πυρηνική δύναμη από τις άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις;

Α: Η ισχυρή πυρηνική δύναμη είναι πολύ ισχυρότερη από τη βαρύτητα (1038 φορές ισχυρότερη), αλλά λειτουργεί μόνο σε πολύ μικρές αποστάσεις μερικών φεμτομέτρων (fm). Συγκρατεί τα υποατομικά σωματίδια, όπως τα νετρόνια και τα πρωτόνια, καθώς και τον ατομικό πυρήνα.

Ερ: Τι είναι η κβαντική χρωμοδυναμική;

Α: Η κβαντική χρωμοδυναμική (QCD) είναι μια θεωρία που εξηγεί τα διαφορετικά χρώματα. Λέει ότι η ισχυρή δύναμη δρα μεταξύ των κουάρκ και των γκλουονίων.

Ερ: Πώς λειτουργεί ο περιορισμός των χρωμάτων;

Α: Ο χρωματικός περιορισμός συμβαίνει όταν θα χρειαζόταν τόση ενέργεια για να διαχωριστεί ένα κουάρκ ώστε να δημιουργηθούν αντ' αυτού νέα αδρόνια. Το φαινόμενο αυτό μπορεί να παρατηρηθεί σε επιταχυντές σωματιδίων.

Ερ: Ποια σωματίδια φέρουν χρωματικό φορτίο;

Α: Τα κουάρκ, τα αντικουάρκ και τα γκλουόνια φέρουν όλα χρωματικό φορτίο, το οποίο είναι παρόμοιο με το ηλεκτρικό φορτίο.

Ερ: Πώς αλληλεπιδρούν τα σωματίδια με χρωματικό φορτίο μεταξύ τους;

Α: Τα σωματίδια με χρωματικό φορτίο ανταλλάσσουν μεταξύ τους γκλουόνια, όπως ακριβώς τα σωματίδια με ηλεκτρικό φορτίο ανταλλάσσουν μεταξύ τους φωτόνια.

Ερ: Τι συμβαίνει όταν δύο αδρόνια που αποτελούνται από κουάρκ αλληλεπιδρούν μεταξύ τους;

Α: Όταν δύο αδρόνια που αποτελούνται από κουάρκ αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, αυτό το αποτέλεσμα της ισχυρής δύναμης είναι γνωστό ως πυρηνική δύναμη (η οποία δεν είναι θεμελιώδης).