Kuchli o'zaro ta'sir

  Kuchli oʻzaro taʼsir yoki kuchli yadroviy kuchlar — bu kvarklarni proton, neytron va boshqa adron zarralari ichida ushlab turadigan asosiy oʻzaro taʼsir . Kuchli oʻzaro taʼsir, shuningdek, atom hosil qilish uchun neytron va protonlarni bogʻlaydi va baʼzida yadroviy kuch deb ataladi.

Geliy atomining yadrosi. Ikki proton bir xil zaryadga ega, ammo mavjud yadroviy kuch tufayli ularni birga ushlab turadi

Umumiy proton yoki neytron massasining katta qismi kuchli oʻzaro taʼsir energiyasining natijasida hosil boʻladi; alohida kvarklar proton massasining deyarli 1 % ni beradi. 10^-15 m oraligʻida (nuklon radiusidan bir oz koʻproq), kuchli oʻzaro taʼsir  elektromagnit oʻzaro taʼsirdan taxminan 137 marta, kuchsiz oʻzaro taʼsirdan 10⁶ marta va gravitatsion taʼsirdan 10³⁸ marta kuchli.

Kuchli oʻzaro taʼsir ikkita diapazonda kuzatiladi va unga ikkita taʼsir tashuvchisi vositachilik qiladi. Kattaroq oʻlchamda (taxminan 1-3 femtometr), bu atom yadrosini hosil qilish uchun proton va neytronlarni (nuklonlarni) bir-biriga bogʻlaydigan kuch hisoblanadi (taʼsir tashuvchisi — mezonlar) . Kichikroq (nuklon radiusidan yoki, taxminan 0,8 fm dan kam) miqyosda, bu protonlar, neytronlar va boshqa adron zarralarini hosil qilish uchun kvarklarni bir-biriga bogʻlab turadigan kuch (glyuonlar tomonidan olib boriladigan). Ikkinchi holatda uni koʻpincha rang oʻzaro taʼsir deb ham ataladi. Kuchli oʻzaro taʼsir tabiatan shunday yuqori kuchga egaki, kuchli oʻzaro taʼsir bilan bogʻlangan adronlar yangi massiv zarrachalarni hosil qilishi mumkin. Shunday qilib, agar adronlar yuqori energiyali zarralar bilan urilsa, ular erkin harakatlanuvchi nurlanish (glyuonlar) chiqarish oʻrniga yangi adronlarni keltirib chiqaradi. Kuchli oʻzaro taʼsirning bu xususiyati deyiladi rang chegarasi va u kuchli kuchning erkin „emissiyasi“ ni oldini oladi: buning oʻrniga, amalda, massiv zarrachalarning oqimlari ishlab chiqariladi.

Kuchli oʻzaro taʼsir kvarklar, antikvarklar va boshqa glyuonlar oʻrtasida harakat qiluvchi glyuonlar deb ataladigan massasiz zarrachalar almashinuvi orqali amalga oshiriladi. Glyuonlar kvarklar va boshqa glyuonlar bilan rang zaryad deb ataladigan zaryad turi orqali oʻzaro taʼsir qiladi deb taxmin qilinadi. Rangli zaryad elektromagnit zaryadga oʻxshaydi, lekin u bitta emas, balki uchta turdagi (± qizil, ± yashil va ± koʻk) zaryadga ega, bu esa turli tabiatga ega boʻlgan boshqa turdagi kuchning paydo boʻlishiga olib keladi. Ushbu qoidalar kvant xromodinamikasi (KXD) nazariyasida batafsil yoritilgan, yaʼni kvark-glyuon oʻzaro taʼsiri nazariyasi.

Tarix

1971-yilgacha fiziklar atom yadrosi qanday bogʻlanganligini aniq bilishmagan. Maʼlumki, yadro proton va neytronlardan tashkil topgan va protonlar musbat elektr zaryadiga ega, neytronlar esa elektral neytral. Oʻsha paytdagi fizika tushunchasiga koʻra, musbat zaryadlar bir-birini itaradi va musbat zaryadlangan protonlar yadroning parchalanib ketishiga olib kelishi kerak edi. Biroq, bunday holat kuzatilmagan. Ushbu hodisani tushuntirish uchun yangicha fizika kerak edi.

Protonlarning oʻzaro elektromagnit itarilishiga qaramay, atom yadrosi qanday bogʻlanganligini tushuntirish uchun kuchliroq kuch mavjud deb taxmin qilingan. Ushbu faraz qilingan kuch kuchli oʻzaro taʼsir deb ataldi, u yadroni tashkil etuvchi proton va neytronlarga taʼsir qiluvchi asosiy kuch deb hisoblangan.

Keyinchalik maʼlum boʻldiki, proton va neytronlar fundamental zarralar emas, balki kvarklar deb ataladigan tarkibiy zarralardan tashkil topgan. Nuklonlar orasidagi kuchli tortishish kvarklarni proton va neytronlarga bogʻlaydigan asosiy kuchning taʼsiri edi. Kvant xromodinamikasi nazariyasi kvarklar rang zaryadi deb ataladigan zaryadga ega deb tushuntiradi: bu yerdagi rang koʻrinadigan rangga aloqasi yoʻq. Bir-biriga oʻxshamaydigan rangli zaryadga ega boʻlgan kvarklar kuchli oʻzaro taʼsir natijasida bir-birini tortadi va bu vositachi zarracha glyuon deb ataladi.

Kuchli oʻzaro taʼsirning tabiati

Kuchli oʻzaro taʼsirning asosiy birikmalari, chapdan oʻngga: glyuon nurlanishi, glyuonning boʻlinishi va glyuonning oʻz-oʻzidan birlashishi.

Kuchli soʻzi ishlatilishiga sabab u toʻrtta asosiy kuchning „eng kuchlisi“. 1 femtometr masofada(1 fm = 10⁻¹⁵ metr) yoki undan kam boʻlsa, kuchli oʻzaro taʼsir elektromagnit oʻzaro taʼsirdan taxminan 137 marta, kuchsiz oʻzaro taʼsirdan 10⁶ marta va gravitatsion taʼsirdan 10³⁸ marta kuchli

Kuchli kuch zarrachalar fizikasi standart modelining bir qismi boʻlgan kvant xromodinamikasi (KXD) tomonidan tasvirlangan. Matematik jihatdan KXD — bu SU(3) deb nomlangan lokal (gauge) simmetriya guruhiga asoslangan Abel bo'lmagan o'lchov nazariyasi .

Kuchli oʻzaro taʼsirning kuch tashuvchisi glyuon, gauge bozondir. Elektromagnit oʻzaro taʼsir tashuvchisi fotondan farqli oʻlaroq, glyuon rangli zaryadga ega. Kvarklar va glyuonlar oʻzgarmas rangli zaryadga ega boʻlgan yagona fundamental zarralardir va shuning uchun ular faqat bir-biri bilan kuchli oʻzaro taʼsirlarda qatnashadilar. Kuchli oʻzaro taʼsir — bu glyuonning boshqa kvark va glyuon zarralari bilan oʻzaro taʼsirining ifodasidir.

KXD dagi barcha kvarklar va glyuonlar kuchli kuch orqali bir-biri bilan oʻzaro taʼsir qiladi. Oʻzaro taʼsir kuchi kuchli ulanish doimiysi bilan parametrlanadi. Bu kuch zarrachaning oʻlchovli rang zaryadi bilan oʻzgartiriladi, bu guruh-nazariy xususiyatdir.

Proton va neytron oʻrtasidagi yadroviy kuch oʻzaro taʼsirining animatsiyasi. Kichkina rangli qoʻsh doiralar glyuonlar boʻlib, ular proton va neytronni bir-biriga bogʻlab turganini koʻrish mumkin. Bu glyuonlar, shuningdek, pion deb ataladigan kvark/antikvark birikmasini birga ushlab turadi va shu bilan kuchli kuchning qoldiq qismini rangsiz adronlar orasida ham uzatishga yordam beradi. Ushbu diagramma boʻyicha anti-ranglar koʻrsatilgan. Kattaroq versiya uchun [http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/de/Nuclear_Force_anim.gif bu yerni bosing

]

Birlashtirish

Katta birlashtirilgan nazariyalar (GUT — Grand Unified Theories) kuchli oʻzaro taʼsir va elektrozaif oʻzaro taʼsirni yagona kuchning aspektlari sifatida tasvirlashga qaratilgan, huddi elektromagnit va kuchsiz oʻzaro taʼsirlar Glashow-Vaynberg-Salam modeli tomonidan elektrozaif oʻzaro taʼsirga birlashtirilganiga oʻxshab. Kuchli oʻzaro taʼsir asimptotik erkinlik deb ataladigan xususiyatga ega, bunda kuchli oʻzaro taʼsirning kuchi yuqori energiyalarda (yoki haroratlarda) kamayadi. Biroq, bu jarayonni tasvirlash uchun hali hech qanday Katta birlashtirilgan nazariya muvaffaqiyatli shakllantirilgani yoʻq va Buyuk birlashish fizikada hal qilinmagan muammo boʻlib qolmoqda.

Yana qarang

• Rang zaryadi
• Boglanish doimiysi
• Yadro bogʻlanish energiyasi
• Yadro fizikasi
• KXD va Kvark gluon plazmasi
• Kvant maydon nazariyasi va Gauge nazariyasi
• Zarrachalar fizikasining standart modeli
  • Kvant mexanikasining matematik formulasi
  • Standart modelning matematik formulasi
• Kuchsiz oʻzaro taʼsir, Elektromagnetizm va Gravitatsiya
• Yukava o'zaro ta'siri

Adabiyotlar

• Christman. „MISN-0-280: The Strong Interaction“ (2001).
• Griffiths, David. Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons, 1987. ISBN 978-0-471-60386-3. 
• Halzen, F.. Quarks and Leptons: An Introductory Course in Modern Particle Physics. John Wiley & Sons, 1984. ISBN 978-0-471-88741-6. 
• Kane, G.L.. Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books, 1987. ISBN 978-0-201-11749-3. 
• Morris, R.. The Last Sorcerers: The Path from Alchemy to the Periodic Table. Joseph Henry Press, 2003. ISBN 978-0-309-50593-2.