Erős kölcsönhatás

Az erős kölcsönhatás (vagy erős magerő) a négy alapvető erő egyike. A többi az elektromágnesesség, a gyenge kölcsönhatás és a gravitáció. Azért nevezik őket alapvető erőknek, mert nem lehet egyszerűbbé tenni őket.

Az erős magerő tartja össze a legtöbb közönséges anyagot. Annak ellenére, hogy ez a legerősebb alapvető erő, 1038-szor (1 és 38 nulla után) erősebb, mint a gravitáció, az erős kölcsönhatás csak néhány femtométeres (fm) távolságban működik. Ez körülbelül ^10-15 (0,000000000000001) méteres távolságot jelent.

A tudósok gyakran két részre osztják: a színerőre és a magerőre. A színerő 0,8 fm vagy annál kisebb távolságban tartja össze a szubatomi részecskéket, például a protonokat és a neutronokat. Az 1-3 fm-es távolságoknál a nukleáris erő a szubatomi részecskéket az atommagokba köti.

Az erős kölcsönhatást gyakran úgy gondolják, hogy a gluonok irányítják, amelyek az erős erő révén "összeragasztják" a kvarkokat. A gluonok kicserélhetők (mozgathatók) kvarkok, antikvarkok és más gluonok között. Mindezekről a részecskékről azt mondják, hogy "színtöltést" hordoznak, ami az elemi részecskéknek olyan tulajdonsága, mint az elektromos töltés. A színes töltéssel rendelkező részecskék gluonokat cserélnek, ahogyan az elektromos töltéssel rendelkező részecskék fotonokat cserélnek.

A kvantumkromodinamika (QCD) elméletében az erős erő a kvarkok és gluonok közötti kölcsönhatásokból ered. A kvantumkromodinamika az az elmélet, amely megmagyarázza a különböző színeket [idézettség]. Az erős erő a gluonok által irányított alapvető erő, amely hatással van a kvarkokra, az antikvarkokra és magukra a gluonokra.

Az erős erő csak a kvarkokra hat közvetlenül. A hadronok között az erős erőt nukleáris erőnek nevezik. Az erős erő az oka annak, hogy nem láthatunk szabad kvarkokat, azaz kvarkokat, amelyek önmagukban vannak. Ezt az eseményt színkorlátozásnak nevezik, egy elmélet, amely szerint csak hadronokat láthatunk.

Színes erős erő

Az erős erő az a magerő, amely a proton vagy neutron három kvarkja között hat. Azért nevezik színerős erőnek, mert az elektromágneses erőhöz hasonlóan az erős erőnek is vannak töltései. A fő különbség az, hogy az elektromágneses erőnek csak egy töltése van (a mágneses töltések csak lassan mozgó elektromos töltések), az erős erőnek pedig három. Ezt a háromféle töltést a színekről nevezték el: vörös, kék és zöld. Vannak ellenszíneik is: antivörös, antikék és antigörög. Az elektromágneses erőhöz hasonlóan az ellentétes színek vonzzák, az azonos színek pedig taszítják egymást. Néhány színnel töltött részecske a kvarkok és az antikvarkok. A kvark típusa egyáltalán nem függ össze az adott kvark színtöltésével. A kvarkok a jelenleg ismert legkisebb részecskék közé tartoznak; nem foglalnak helyet, mert pontok, és az egyetlen olyan részecske, amelyet még nem tudtunk más részecskékből szétbontani. Ez valójában azért van így, mert a részecskék közötti erős erő természete az, hogy annál erősebb lesz, minél távolabb vannak egymástól a részecskék. Az erős erő erőhordozóját gluonnak nevezik. A gluonok színnel is rendelkeznek. Mind a kvarkoknak, mind a gluonoknak vannak olyan tulajdonságaik, amelyek egyedivé teszik őket a többi részecskétől.

A három kvark szín (piros, zöld, kék). Ezek együttesen fehér, vagy színtelen

A három kvark-antiszín (antivörös, antigörög, antikék). Ezek együttesen színtelenek is; a fekete a fizikai anyagra vagy pigmentekre utaló esetben fekete.

Az erős erő a proton és a neutron között a gluonokon keresztül mozog.

Nukleáris erő

A nukleáris erő vagy maradék (maradék) erős erő a hadronok (két vagy három kvarkból álló részecskék, pl. protonok és neutronok) között ható erős erő. Ez tartja össze az atommagot.

Kapcsolódó oldalak

Részecskefizika
Izotóp
Nukleáris fizika

Kérdések és válaszok

K: Mi a négy alapvető erő a fizikában?

V: A fizika négy alapvető ereje az elektromágnesesség, a gyenge kölcsönhatás, a gravitáció és az erős magerő.

K: Miben különbözik az erős magerő a többi alapvető erőtől?

V: Az erős magerő sokkal erősebb, mint a gravitáció (1038-szor erősebb), de csak nagyon rövid, néhány femtométeres (fm) távolságokon működik. Összetartja az olyan szubatomi részecskéket, mint a neutronok és a protonok, és egyben tartja az atommagot is.

K: Mi az a kvantumkromodinamika?

V: A kvantumkromodinamika (QCD) egy elmélet, amely magyarázatot ad a különböző színekre. Azt mondja, hogy az erős erő a kvarkok és a gluonok között hat.

K: Hogyan működik a színkorlátozás?

V: A színkorlátozás akkor következik be, amikor egy kvark szétválasztásához olyan sok energiára lenne szükség, hogy helyette új hadronok jönnének létre. Ezt a jelenséget a részecskegyorsítókban lehet megfigyelni.

K: Milyen részecskék hordoznak színtöltést?

V: A kvarkok, antikvarkok és gluonok mind színtöltést hordoznak, ami hasonló az elektromos töltéshez.

K: Hogyan lépnek egymással kölcsönhatásba a színtöltéssel rendelkező részecskék?

V: A színes töltéssel rendelkező részecskék gluonokat cserélnek egymás között, ahogyan az elektromos töltéssel rendelkező részecskék is fotonokat cserélnek egymás között.

K: Mi történik, ha két kvarkokból álló hadron kölcsönhatásba lép egymással?

V: Amikor két kvarkokból álló hadron kölcsönhatásba lép egymással, az erős erőnek ezt a hatását nukleáris erőnek nevezik (ami nem alapvető erő).