Pagrindinis mokslas

Stipri jėgos fizika

Stipri jėgos fizika
Stipri jėgos fizika

Video: Fizika prie kavos: Kaip veikia silpniausia iš gamtos jėgų - gravitacija? I dalis 2024, Liepa

Video: Fizika prie kavos: Kaip veikia silpniausia iš gamtos jėgų - gravitacija? I dalis 2024, Liepa
Anonim

Didelė jėga, esminė gamtos sąveika, veikianti tarp subatominių materijos dalelių. Didelė jėga jungia kvarkus į grupes, sudarydama labiau pažįstamas subatomines daleles, tokias kaip protonai ir neutronai. Jis taip pat laiko atominį branduolį ir yra visų dalelių, turinčių kvarkus, sąveika.

subatominė dalelė: stipri jėga

Nors taikliai įvardinta stipri jėga yra stipriausia iš visų pagrindinių sąveikų, ji, kaip ir silpnoji jėga, yra trumpalaikė ir

Didelė jėga atsiranda iš savybės, vadinamos spalva. Ši savybė, kuri vizualine to žodžio prasme neturi jokio ryšio su spalva, yra šiek tiek analogiška elektros krūviui. Kaip ir elektrinis krūvis yra elektromagnetizmo šaltinis, arba elektromagnetinė jėga, taigi spalva yra stipri jėgos šaltinis. Dalelės be spalvos, tokios kaip elektronai ir kiti leptonai, „nejaučia“ stiprios jėgos; spalvos dalelės, daugiausia kvarkai, „jaučia“ stiprią jėgą. Kvantinė chromodinamika, kvantinio lauko teorija, apibūdinanti stiprią sąveiką, pavadinta iš šios pagrindinės spalvos savybės.

Protonai ir neutronai yra baronų, dalelių klasės, turinčios tris kvarkus, kurių kiekviena turi tris iš trijų spalvų verčių (raudonos, mėlynos ir žalios), pavyzdžiai. Kvarkai taip pat gali būti sujungti su antikvarais (jų antidalelėmis, turinčiomis priešingą spalvą) ir sudaryti mezonus, tokius kaip pi mezonas ir K mezonas. Visų barionų ir mezonų grynoji spalva yra lygi nuliui, ir atrodo, kad stipri jėga leidžia egzistuoti tik deriniams su nuline spalva. Pvz., Bandymai išmušti atskirus kvarkus, kai susiduriama su didelės energijos dalelėmis, sukuria tik naujas „bespalves“ daleles, daugiausia mezonus.

Esant stipriai sąveikai, kvarkai keičiasi klonais, stiprios jėgos nešiotojais. Gluonai, kaip ir fotonai (elektromagnetinės jėgos pranešančiosios dalelės), yra be masės dalelės, turinčios visą vidinį sukinį. Tačiau skirtingai nuo fotonų, kurie nėra įkrauti elektra ir todėl nejaučia elektromagnetinės jėgos, klonai turi spalvą, o tai reiškia, kad jie jaučia stiprią jėgą ir gali sąveikauti tarpusavyje. Vienas šio skirtumo rezultatas yra tas, kad per savo mažą atstumą (maždaug 10–15 metrų, apytiksliai protono ar neutrono skersmens), atrodo, kad stipri jėga, atstumu, priešingai nei kitos jėgos, stiprėja.

Didėjant atstumui tarp dviejų kvarkų, jėga tarp jų didėja, nes įtempimas vyksta tampriame gabalėlyje, kai jo du galai yra atskirti. Galų gale elastingas sulaužys, gaunant du gabalus. Kažkas panašaus nutinka ir su kvarkais, nes turint pakankamai energijos, ne iš kvarko „ištraukiama“ kvarkas, o antikvarinis poras. Taigi kvarkai visada yra užrakinti stebimų mezonų ir baronų viduje - tai reiškinys, žinomas kaip uždarumas. Didesniais atstumais nei protono skersmuo stipri kvarkų sąveika yra maždaug 100 kartų didesnė už elektromagnetinę sąveiką. Tačiau mažesniais atstumais stiprioji jėga tarp kvarkų tampa silpnesnė, o kvarkai pradeda elgtis kaip nepriklausomos dalelės, tai vadinama asimptotine laisve.