Richard Webb
Kysymys: kun on vahva voima ei ole vahva voima? Vastaus: Kun se on atomiytimen ulkopuolella. Että ainakin on tapauksessa, jossa vahva vuorovaikutus, yksi neljä perustavaa voimia luonto (muut ovat sähkömagnetismi, painovoima ja heikko ydinvoima voima).
vahva voima pitää kvarkit yhdessä, perusoikeuksien hiukkasia, jotka muodostavat protonit ja neutronit atomin ydin, ja edelleen pitää yhdessä protonit ja neutronit muodostavat atomin ytimiä., Näin ollen se on vastuussa aineen vakaudesta. Sen valtava voima on myös, mitä vapautuu prosessissa ydinfuusion auringossa, tai fissio vuonna ydinpommin.
Käytössä atomia pienemmät asteikot noin 1 femtometre, tai 10-15m , se on ylivoimaisesti vahvin neljästä voimia, 137 kertaa vahvempi kuin sähkömagnetismi, ja miljoona kertaa vahvempi kuin heikko vuorovaikutus. (Painovoima on niin heikko, että sillä ei ole mitään merkitystä näissä vaa ’ alla.) Se, että se on merkityksetöntä suuremmissa asteikoissa, on oudon vahvuuskohun paradoksaalinen vaikutus., Fotoni, joka lähettää sähkömagneettisen voiman, ei ole sähkövarausta, mutta hiukkasia kutsutaan gluonit, jotka välittävät vahva voima tehdä tehdä vastaava vahva voima ”väri vastaa”. Siksi he osallistuvat omaan voimaansa ja voivat olla vuorovaikutuksessa itsensä kanssa.
tuloksena on, että, ottaa huomioon, että sähkömagnetismi heikkenee, kun sähköisesti varautuneet hiukkaset ovat kauempana toisistaan, jos yrität vetää kvarkit ja gluonit, jotka sitovat heidät toisistaan, niiden välillä voimassa vahvistuu ja ping ne takaisin yhteen., Tämä ilmiö, joka tunnetaan nimellä asymptoottinen vapaus, tarkoittaa, että vahva-force vaikutukset ovat koskaan tuntenut ennen tietyn mittakaavassa. Se selittää myös, miksi kvarkeilla tai gluoneilla ei voi olla itsenäistä olemassaoloa. Ne esiintyvät vain osana suurempia komposiittihiukkasia, kuten protoneja ja neutroneja.
Mainos
Siellä on koko eläintarha, kuten hiukkasia, muodostuu yhdistelmiä kuusi erilaista, tai ”makuja” kvarkit – ylös, alas, outo, charmia, bottom-ja top – plus niiden vastaava antiparticles., Mitkä kvarkkien yhdistelmät ovat sallittuja, määräytyy kahden lisäkomplikaation perusteella.
Ensimmäinen, kvarkit kantaa ei vain väri-maksutta, mutta myös sähkövaraus-osan murto-osa kokonaisluku: +2/3 (ylös, charmia ja top-kvarkit), -1/3 (alas, outo ja pohja-kvarkkeja), -2/3 (ylös, charmia ja top antiquarks) tai +1/3 (alas, outo ja pohja antiquarks). Kvarkeista koostuvilla komposiittihiukkasilla saa kuitenkin olla vain kokonaisluvun sähkövaraus. Toiseksi ei ole vain yhdenlaista värivarausta, kuten sähkövarauksella, vaan kolme: punainen, vihreä ja sininen., Hiukkasten sisällä olevat kvarkit voivat muuttaa väriä, kunhan ne säilyttävät yleisen tasapainon värien välillä.
lopputulos kaikesta tästä on, että on olemassa vain kaksi elinkelpoista lajittelee quark composite: baryons, muodostuu kolme kvarkit (ja niiden vastineet antibaryons, muodostuu kolme antiquarks); ja mesoneja, jotka ovat quark-antiquark paria.,
protoni ja neutroni, vain vahva voima hiukkasia on paljon, on pysyvä olemassaolo meidän nykyisessä maailmassa, ovat molemmat baryons, kanssa quark kokoonpanoissa (uud) varten protoni, sen sähkövaraus +1; ja (udd) neutron, jolloin yleinen neutraali sähkövaraus. Ero kokoonpanoissa tarkoittaa myös sitä, että neutroni on vain aina niin hieman protonia raskaampi. Tämä tosiasia tarkoittaa sitä, että protoni, sikäli kuin kukaan tietää, ei rappeutuminen – perusedellytys vakautta atomic väliä, ja niin meidän olemassaolon.,
merenkurkun malli oli kehitetty fyysikot Murray Gell-Mann ja George Zweig itsenäisesti 1960-luvun alussa (nimi ”quark” oli hölynpölyä sanan James Joycen Finnegans Wake, että Gell-Mann tapahtui, kuten ääni). Sen taustalla kuvioita selitti runsaus hiukkasia eri massat, jotka oli avautumisen kiihdytin kokeiluja näennäisesti ilman mitään syytä silloin., Vuonna 1973, David Gross ja Frank Wilczek, ja itsenäisesti David Politzer, löysi avaimen omaisuutta asymptoottinen vapaus, että taustalla quantum chromodynamics, tai QCD, quantum field theory vahva voima – saavutus, josta kaikki kolme jakoi vuoden 2004 Nobelin fysiikan palkinnon.
QCD on yksi kaksi quantum alan teorioita, sekä quantum electrodynamics tai QED, yhtenäinen teoria sähkömagnetismi ja heikko ydinvoima voima, jotka yhdessä muodostavat löysä yhdistys tunnetaan nimellä standard model of particle physics., Fyysikkojen suuri toive on, että QCD ja QED voisivat jonain päivänä olla yhdessä yhdessä teoriassa. Elektroweakin ja vahvojen voimien arvellaan toimineen yhtenä maailmankaikkeuden uskomattoman kuumina alkuhetkinä. Löytää todisteita siitä, että tämä ”grand unified theory” vaatisi uudestaan ne erittäin energinen ehtoja, tehtävä tällä hetkellä yli jopa CERNIN Large Hadron Collider, kaikkein lihaksikas hiukkanen hurmuri, joka meillä on.
sillä välin QCD on pirullisen vaikea voima tehdä laskelmia ihan omin voimin., Lukemattomia vahva voima vuorovaikutukset kvarkit ja gluonit sisällä hiukkasia, kuten protoneja ja neutroneja voi vain käsiteltävä arvioina, vuonna tekniikkaa kutsutaan lattice QCD. Se on yksi syy siihen, miksi jotkut melko perusvahvuuden tosiasiat, kuten kuinka suuri protoni on, ovat edelleen erittäin kiistanalaisia.