AlegsaOnline.com

Interacțiunea tare | este una dintre cele patru forțe fundamentale din fizică

Autor: Leandro Alegsa

28-12-2022

Interacțiunea puternică sau forța nucleară puternică este una dintre cele patru forțe fundamentale din fizică.

Celelalte forțe fundamentale sunt electromagnetismul, interacțiunea slabă și gravitația. Ele sunt numite fundamentale deoarece nu există o modalitate mai simplă pentru fizicieni de a înțelege ce fac aceste forțe sau cum o fac.

Forța nucleară puternică este cea care ține laolaltă majoritatea materiei obișnuite. Aceasta face acest lucru în două moduri: ține împreună particulele subatomice, cum ar fi neutronii și protonii, și apoi ține împreună nucleul atomic.

Este cea mai puternică forță fundamentală - de multe ori mai puternică decât gravitația (de 10³⁸ ori mai puternică: 1 urmat de 38 de zerouri). Dar funcționează doar pe distanțe foarte scurte, de câțiva femtometri (fm). Un femtometru reprezintă 10⁻¹⁵ (0,00000 00000 00001) metri.

Oamenii de știință se gândesc adesea la cele două moduri în care interacțiunea puternică funcționează ca forțe separate: forța de culoare și forța nucleară. La distanțe de 0,8 fm sau mai mici, forța de culoare ține împreună particule subatomice precum protonii și neutronii. La distanțe de 1 până la 3 fm, forța puternică reziduală (rămasă) este cea care menține protonii și neutronii împreună în nucleul atomic, așa că se numește forță nucleară. (Este ca și cum ai considera electricitatea și magnetismul ca fiind forțe separate, când forța fundamentală este electromagnetismul).

Se consideră adesea că interacțiunea puternică este acțiunea gluonilor, care "lipesc" quarcii între ei. Gluonii pot fi schimbați (mutați) între quarci, antiquarci și alți gluoni. Se spune că toate aceste particule poartă o încărcătură de culoare, ceva ce unele particule elementare au și care se aseamănă cu sarcina electrică. Particulele cu sarcină de culoare schimbă gluoni, așa cum particulele cu sarcină electrică schimbă fotoni.

Teoria cromodinamicii cuantice (QCD) spune că forța puternică acționează între quarci și gluoni. Cromodinamica cuantică este teoria care explică diferitele culori. Forța puternică este forța de bază controlată de gluoni: afectează quarcii, antiquarcii și gluonii înșiși.

Forța puternică afectează direct doar quarcii (ca forță de culoare). Între hadroni (cum ar fi protonii și neutronii), compuși din quarci, efectul forței puternice este cunoscut sub numele de forță nucleară (care nu este fundamentală).

Puterea forței puternice este motivul pentru care nu putem detecta quarci liberi (adică quarci care sunt singuri). Teoria este că ar fi nevoie de atât de multă energie (pentru a separa un quarc) încât s-ar crea în schimb noi hadroni. Acest lucru se numește confinare a culorilor și se observă că se întâmplă în acceleratoarele de particule.

Culoarea forței puternice

Forța puternică de culoare este interacțiunea puternică dintre cei trei quarci din care este alcătuit un proton sau un neutron. Se numește forță puternică colorată deoarece, la fel ca forța electromagnetică, forța puternică are sarcini. Forța electromagnetică are un singur tip de sarcină, care poate fi pozitivă sau negativă (sarcinile magnetice sunt doar sarcini electrice cu mișcare lentă), dar forța puternică are trei tipuri. Aceste trei tipuri de sarcini sunt denumite după culori: roșu, albastru și verde. De asemenea, ele au și anti-culori: anti-roșu, anti-albastru și anti-verde. La fel ca sarcinile pozitive și negative ale forței electromagnetice, diferitele culori se atrag, iar aceleași culori se resping. Unele particule care au sarcină de culoare sunt quarcii și antiquarcii. Tipul de quarc nu are nicio legătură cu sarcina de culoare a acelui quarc. Quarcii sunt una dintre cele mai mici particule cunoscute în prezent. Nu ocupă spațiu, deoarece sunt puncte, și sunt singurele particule pe care nu am reușit încă să le separăm de alte particule. Acest lucru se datorează faptului că forța puternică dintre particule este de natură să devină cu atât mai puternică cu cât particulele sunt mai îndepărtate. Purtătorul de forță al forței puternice se numește gluon. Gluonii au, de asemenea, sarcină de culoare. Atât quarcii, cât și gluonii au proprietăți care îi fac unici față de alte particule, așa cum este descris în modelul standard.

· The three quark colors (red, green, blue). They combine to be white, or colorless

Cele trei culori ale quarcului (roșu, verde, albastru). Acestea se combină pentru a fi albe sau incolore

· The three quark anticolors (antired, antigreen, antiblue). They also combine to be colorless.

Cele trei anticolori de quark (antiroșu, antiverde, antialbastru). Acestea se combină, de asemenea, pentru a fi incolore.

· The strong force is moved between a proton and neutron through gluons

Forța puternică se deplasează între un proton și un neutron prin intermediul gluonilor

Forța nucleară

Forța nucleară sau forța puternică reziduală (forța rămasă după ce a ținut împreună quarcii pentru a forma hadronii) este forța puternică (rămasă) care acționează între hadroni (particule formate din quarci, precum protonii și neutronii). Aceasta este cea care ține împreună nucleul unui atom.

Pagini conexe

Întrebări și răspunsuri

Î: Care sunt cele patru forțe fundamentale în fizică?

R: Cele patru forțe fundamentale în fizică sunt electromagnetismul, interacțiunea slabă, gravitația și forța nucleară puternică.

Î: Prin ce se deosebește forța nucleară puternică de celelalte forțe fundamentale?

R: Forța nucleară puternică este mult mai puternică decât gravitația (de 1038 de ori mai puternică), dar funcționează doar pe distanțe foarte scurte, de câțiva femtometri (fm). Ea ține împreună particule subatomice precum neutronii și protonii, precum și nucleul atomic.

Î: Ce este cromodinamica cuantică?

R: Cromodinamica cuantică (QCD) este o teorie care explică diferitele culori. Conform acesteia, forța puternică acționează între quarci și gluoni.

Î: Cum funcționează confinarea culorilor?

R: Confruntarea culorilor are loc atunci când ar fi nevoie de atât de multă energie pentru a separa un quarc încât, în schimb, ar fi creați noi hadroni. Acest fenomen poate fi observat în acceleratoarele de particule.

Î: Ce particule poartă o sarcină de culoare?

R: Quarcii, antiquarcii și gluonii poartă o sarcină de culoare, care este similară sarcinii electrice.

Î: Cum interacționează între ele particulele cu sarcină de culoare?

R: Particulele cu sarcină de culoare schimbă gluoni între ele, la fel cum particulele cu sarcină electrică schimbă fotoni între ele.

Î: Ce se întâmplă atunci când doi hadroni compuși din quarci interacționează între ei?

R: Atunci când doi hadroni compuși din quarci interacționează între ei, acest efect al forței puternice este cunoscut sub numele de forță nucleară (care nu este fundamentală).