Silna siła, podstawowa interakcja natury, która działa między subatomowymi cząsteczkami materii. Silna siła wiąże kwarki razem w gromady, tworząc bardziej znane cząsteczki subatomowe, takie jak protony i neutrony. Utrzymuje również jądro atomowe i stanowi podstawę interakcji między wszystkimi cząsteczkami zawierającymi kwarki.
cząsteczka subatomowa: silna siła
Chociaż trafnie nazwana silna siła jest najsilniejszą ze wszystkich podstawowych interakcji, podobnie jak słaba siła jest krótkiego zasięgu i
Silna siła pochodzi z właściwości znanej jako kolor. Ta właściwość, która nie ma związku z kolorem w wizualnym znaczeniu tego słowa, jest nieco analogiczna do ładunku elektrycznego. Tak jak ładunek elektryczny jest źródłem elektromagnetyzmu lub siły elektromagnetycznej, tak kolor jest źródłem silnej siły. Cząstki bez koloru, takie jak elektrony i inne leptyny, nie „odczuwają” siły; cząsteczki z kolorem, głównie kwarki, „odczuwają” silną siłę. Chromodynamika kwantowa, kwantowa teoria pola opisująca silne oddziaływania, bierze swoją nazwę od tej centralnej właściwości koloru.
Protony i neutrony są przykładami barionów, klasy cząstek zawierających trzy kwarki, z których każda ma jedną z trzech możliwych wartości koloru (czerwony, niebieski i zielony). Kwarki mogą również łączyć się z antykwarkami (ich antycząstkami, które mają przeciwny kolor), tworząc mezony, takie jak mezony pi i mezony K. Wszystkie baryony i mezony mają zerowy kolor netto i wydaje się, że silna siła pozwala na istnienie tylko kombinacji z zerowym kolorem. Próby wybicia pojedynczych kwarków, na przykład w zderzeniach cząstek o wysokiej energii, skutkują jedynie tworzeniem nowych „bezbarwnych” cząstek, głównie mezonów.
W silnych oddziaływaniach kwarki wymieniają gluony, nośniki dużej siły. Gluony, podobnie jak fotony (cząstki przekaźnikowe siły elektromagnetycznej), są cząsteczkami bezmasowymi z całą jednostką samoistnego spinu. Jednak w przeciwieństwie do fotonów, które nie są naładowane elektrycznie, a zatem nie odczuwają siły elektromagnetycznej, gluony niosą kolor, co oznacza, że odczuwają silną siłę i mogą oddziaływać między sobą. Jednym ze skutków tych różnic jest to, że w ciągu krótkiego zasięgu (około 10 -15 m, w przybliżeniu średnicy protonu lub neutronu), silne siły wydaje się silniejszy z odległością, w przeciwieństwie do innych sił.
Wraz ze wzrostem odległości między dwoma kwarkami wzrasta siła między nimi, podobnie jak napięcie w kawałku sprężystym, gdy jego dwa końce są rozłączane. W końcu guma pęknie, uzyskując dwa kawałki. Coś podobnego dzieje się z kwarkami, ponieważ przy wystarczającej energii nie jest to jeden kwark, ale para kwark-antykwark „wyciągany” z gromady. Zatem kwarki wydają się być zawsze zamknięte w obserwowalnych mezonach i barionach, zjawisku znanym jako uwięzienie. W odległościach porównywalnych do średnicy protonu silne oddziaływanie między kwarkami jest około 100 razy większe niż oddziaływanie elektromagnetyczne. Jednak na mniejszych odległościach silna siła między kwarkami słabnie, a kwarki zaczynają zachowywać się jak niezależne cząstki, efekt znany jako asymptotyczna wolność.
