Хотя сильное взаимодействие является наиболее разработанной теорией в физике элементарных частиц, взаимодействия сложных частиц, таких как адроны и нуклоны (протоны и нейтроны), очень трудно рассчитать.
Сила известных физических взаимодействий
В этой статье я хотел бы обсудить основные свойства взаимодействий, о которых мы знаем — четырех наблюдаемых взаимодействий и пятого, нового взаимодействия, существование которого мы выводим из открытия частицы Хиггса.
В частности, я хочу обсудить, что имеют в виду физики частиц, когда говорят о взаимодействиях как о слабых или сильных. Вы часто слышите этот термин, но если вам его не объяснили, невозможно догадаться, что он означает. Итак, вот объяснение — хотя и пространное, но, надеюсь, оно откроет вам глаза на то, как работает природа, и вызовет много новых вопросов, на которые я надеюсь ответить позже.
«Слабые» против «сильных»
Что означают эти термины? В обычной жизни мы представляем, что сильное взаимодействие может поднять нас в воздух и что мы можем справиться со слабым взаимодействием, слегка напрягая мышцы. Но это совсем не то, что имеют в виду физики частиц.
Когда физики говорят о сильном и слабом взаимодействии, они не имеют в виду абсолютную силу или слабость взаимодействия. Они не говорят о том, может ли взаимодействие разбить окно или удержать слиток золота. В этом контексте термины «сильный» и «слабый» на самом деле не являются абсолютными в том смысле, в котором мы используем их в повседневной жизни или даже на уроках физики. Терминология исходит из глубокого понимания квантовой теории поля, современного математического языка, используемого для описания известных элементарных частиц и сил. Однако она имеет фундаментальное значение для современного обсуждения этих проблем физиками. Поэтому сначала я объясню причины появления таких терминов. Возьмем пару объектов определенного типа, например, элементарных частиц, и поместим их на расстоянии r друг от друга. Предположим, что оба они оказывают влияние F друг на друга. Тогда мы говорим, что эффект слабый, если
Где h — постоянная Планка, а c — скорость света. В физике часто удобно не использовать h, а использовать
Короче говоря, в физике частиц:
— Для слабого взаимодействия — Для сильного взаимодействия.
Обычно, даже в теоретических исследованиях, мы не находим взаимодействий, которые были бы намного сильнее, чем это. Эта сила делает их настолько сложными, что мы относимся к ним по-разному. Но это долгая история.
Оказывается, что такая характеристика говорит не об абсолютной силе или слабости взаимодействия, а о том, является ли оно сильным или слабым по сравнению с типичными взаимодействиями, действующими на расстоянии r. Учитывается не само взаимодействие, а взаимодействие, умноженное на квадрат расстояния, и это значение сравнивается с ℏ c.
Чтобы объяснить полезность этой концепции, позвольте мне проиллюстрировать случай электромагнитного взаимодействия с одиночными заряженными частицами — электронами, позитронами и протонами. Электрический заряд электроно в-e, протонов и позитронов — +e.
Сначала представьте себе два неподвижных протона с массой m и электрическим зарядом +e, которые находятся на расстоянии r друг от друга. Электрическая сила сталкивает их вместе, и их размер определяется по следующей формуле.
Та же формула применима к двум электронам с зарядо м-e. Для электрона и позитрона взаимодействие такое же, за исключением того, что оно притягивает их, а не отталкивает.
Что такое k? Это постоянная Кулона, значение которой зависит от того, как определяется e, фундаментальная единица заряда. Но это не важно, потому что когда мы говорим об электрических взаимодействиях и электромагнитных частицах, мы всегда будем наблюдать одновременное возникновение ke 2. Нам не нужно знать, насколько велико k, нам нужно знать только, насколько велико ke 2 ?
Если r больше одной миллионной доли метра, то ke 2 составляет примерно 0,007, умноженное на (h c/2π), где h — постоянная Планка, а c — скорость света. Поэтому электрическая сила, умноженная на r 2, приблизительно равна
Поскольку 0,007 намного меньше 1, электромагнетизм является слабым взаимодействием и остается таковым на всех расстояниях, которые мы измеряем.
Здесь очень важно не запутаться! Из того, что электромагнетизм является слабым взаимодействием, не следует, что взаимодействие между двумя протонами является слабым по абсолютной величине. Электрическую силу, пытающуюся столкнуть два протона в ядро гелия, можно сравнить с весом грузовика! И вся эта сила действует на две крошечные частицы! Однако на таких малых расстояниях этот эффект довольно слаб, и более сильное взаимодействие («сильное ядерное взаимодействие») отменяет электромагнитное отталкивание и удерживает протоны и нейтроны вместе в ядре гелия.
Что было бы, если бы α была бы примерно равной 1?
Теперь представим, что α постепенно увеличивается и приближается к 1. Что происходит с позитроном?
Рисунок 1
С увеличением α взаимодействие (на любом расстоянии) между электроном и позитроном становится сильнее, и поскольку они сильнее притягивают друг друга, атомоподобные частицы движутся ближе друг к другу. Частицы движутся быстрее и приближаются к скорости света. Кинетическая энергия частиц возрастает, значение энергии взаимодействия увеличивается, как и энергия связи — и приближается к 2m. Следовательно, масса атомоподобного состояния уже не равна примерно 2m. Размер атомного состояния становится меньше; время, необходимое для прохождения света, время, необходимое для прохождения частиц, и время между двумя ударами сердца частиц начинают приближаться друг к другу.
Увеличение взаимодействия между электроном и позитроном приводит к появлению более частых виртуальных фотонов; наличие большей энергии в атоме облегчает преобразование виртуального фотона в виртуальный электрон и позитрон. В этом случае трудно различить, какой электрон является реальным, а какой виртуальным, поскольку между двумя электронами и между электроном и одним из позитронов действуют сильные силы. Это может привести к тому, что частица, которая была реальной, станет виртуальной, а виртуальная частица станет реальной — и наоборот. Кроме того, виртуальные электроны и позитроны могут испускать или поглощать фотоны, которые могут быть как виртуальными, так и реальными.
Даже различие между реальными и виртуальными частицами становится более сложным. Реальные частицы должны быть возмущениями квантовых полей, которые ведут себя правильно. Но атомоподобное состояние настолько мало, что эктрону и позитрону требуется всего один удар сердца, чтобы пересечь его, поэтому они вынуждены менять направление под действием сильных взаимодействий. Как мы можем сказать, что такая частица похожа на хорошо управляемый беспорядок? Хорошо функционирующая волна должна колебаться в течение некоторого времени — нескольких ударов сердца — прежде чем на нее начнут воздействовать внешние силы. Опять же, наш электрон, хотя он больше похож на реальную частицу, чем на виртуальную, все равно чрезвычайно искажен и больше не соответствует определению «реальная частица». И этот электрон может долгое время не существовать. За появлением виртуальной электрон-позитронной пары может последовать аннигиляция предыдущего реального электрона с вновь образовавшимся позитроном, после чего остается, возможно, реальный/виртуальный электрон.
Поэтому вместо маленького α — простой системы с массой чуть меньше 2 м, состоящей из электрона и позитрона, движущихся со скоростями намного ниже скорости света — по мере приближения α к 1 мы обнаруживаем чрезвычайно сложную систему с множеством частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света, и с массами, сильно отличающимися от 2 м (см. рис. 1). Невозможно сказать, сколько частиц находится внутри — будем ли мы считать только настоящие частицы? Если да, то насколько точно мы можем отличить почти реальное от почти виртуального? Число реальных частиц может постоянно меняться.
Это отличительная черта настоящего сильного взаимодействия; объекты, которые оно образует, гораздо сложнее атомов. В каком-то смысле ученым повезло, что первыми объектами, с которыми они столкнулись на пути к квантовой теории поля, были атомы. Они удерживаются вместе слабым взаимодействием — электромагнитной силой — и были легко поняты с помощью простой математики квантовой механики, в которой число частиц постоянно. Протоны, с другой стороны, удерживаются вместе сильным взаимодействием — сильным ядерным взаимодействием. Поэтому неудивительно, что структура протонов намного, намного сложнее, чем структура атомов. Количество частиц внутри протона постоянно меняется — а это требует гораздо более сложной математики квантовой теории поля.
Фундаментальные физические взаимодействия: просто о сложном
Это фундаментальный вопрос. Мы постараемся рассказать об этом простым языком и кратко. Что такое физические взаимодействия, почему они важны, каковы типы основных физических взаимодействий и каковы их характеристики?
Добро пожаловать на наш канал Telegraph для сообщений от студентов по этой теме.
Элементарные частицы: что это такое и какие они бывают
Давайте начнем с самого начала. Все вокруг нас состоит из частиц. В целом, тот факт, что Земля круглая, а небо голубое, объясняется тем, как различные частицы с разными свойствами взаимодействуют друг с другом.
Элементарная частица — это микрообъект в субъядерном масштабе, который невозможно разложить на более мелкие составляющие.
Какие существуют типы элементарных частиц? Они делятся на бозоны и фермионы в соответствии с величиной их спина. Но это, конечно, не все. Чтобы помочь вам разобраться в многообразии частиц, вот небольшая диаграмма, показывающая их классификацию.
Существует так много элементарных частиц. Стандартная модель, например, насчитывает 61 частицу. А всего известно более 350 элементарных частиц, включая античастицы. Кроме того, ученые считают, что существуют и некоторые ранее неизвестные частицы.
Понятие фундаментального физического взаимодействия
Для того чтобы понять и объяснить, как все это работает, была специально разработана «теория всего». В частности, сначала они разработали стандартную модель, но из-за проблем с теорией квантовой гравитации она не учитывает гравитационное взаимодействие. В настоящее время теория всего насчитывает четыре фундаментальных физических взаимодействия:
- Гравитационное взаимодействие.
- Слабое взаимодействие.
- Электромагнитное взаимодействие.
- Сильное взаимодействие.
Здесь они перечислены в порядке возрастания интенсивности. Вполне возможно, что существует еще одно фундаментальное взаимодействие, о котором мы пока не знаем.
Пятое фундаментальное взаимодействие иногда называют полем Хиггса. Подробнее об открытии знаменитого бозона Хиггса читайте в отдельной статье.
Давайте рассмотрим каждое взаимодействие в хронологическом порядке.
Гравитационное взаимодействие
Она была исследована одной из первых, и в течение многих лет теория гравитации Ньютона составляла основу классической механики. Гравитация — это уникальный ивнезапносамое слабое из всех взаимодействий. Чем больше масса объекта, тем сильнее сила тяжести. Движение небесных тел и свободное падение обусловлены гравитацией, причем взаимодействие гравитации происходит на больших расстояниях. На уровне микромира она практически ничтожна.
Электромагнитное взаимодействие
Это самый важный тип взаимодействия между атомами, существующий с 19 в. Именно электромагнитная природа определяет многие силы: Упругость, трение и т.д. Исключением является гравитация, которая является следствием гравитационного взаимодействия. Природа электромагнитного взаимодействия описывается законом Кулона: Между электрическими зарядами действуют силы притяжения и отталкивания.
Слабое взаимодействие
Уже после открытия радиоактивности и ядерных реакций ученые задались вопросом: почему и с какой силой распадаются ядра или сложные частицы? Логично было предположить, что за эти процессы отвечает другое взаимодействие, так называемое слабое взаимодействие. Она возникает на расстояниях, меньших, чем расстояние до атомного ядра.
Электромагнитное и слабое взаимодействие объединяются в теории электрослабого взаимодействия.
Сильное взаимодействие
Итак, распад устранен. Но почему стабильные атомные ядра не распадаются на протоны и нейтроны сами по себе? Не говоря уже о том, что положительные протоны ядра должны отталкиваться друг от друга из-за электромагнитного взаимодействия. Очевидно, что здесь есть нечто более сильное, и это сильное взаимодействие, которое происходит на очень малых расстояниях внутри ядра между нуклонами.
Конечно, здесь мы рассказали обо всем очень кратко и неофициально. Хотите углубиться? Попробуйте почитать книги по квантовой физике. Но берегитесь: ученые доказали, что они являются мощным снотворным. А если у вас возникнут трудности, обратитесь в профессиональную службу помощи студентам.
Как измеряют взаимодействие нуклонов?
Условная модель атома (слева) и гелия-4 (справа). Серый цвет — электронное облако, на увеличенном изображении показано ядро. Изображение справа: User:Yzmo, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Атомные ядра часто изображают как плотные группы протонов и нейтронов, прилепленных друг к другу, но в действительности эти нуклоны постоянно вращаются друг вокруг друга. При этом они сталкиваются друг с другом и снова отдаляются друг от друга, но «резинка» сильного взаимодействия снова сводит их вместе. По оценкам ученых, нуклоны в большинстве ядер проводят около 20 % своей жизни в высоковозбужденных состояниях, вызванных этими столкновениями.
Правильная интерпретация многих физических экспериментов, например, проводимых на Большом адронном коллайдере и других ускорителях частиц, зависит от того, насколько хорошо ученые понимают эти столкновения.
Для их изучения физики манипулируют атомными ядрами с помощью высокоэнергетических электронных пучков. Измерив, с какой энергией и в каком направлении начал двигаться электрон, столкнувшийся с положительно заряженным протоном атомного ядра, можно определить, насколько быстро он двигался.
Кроме того, сильно заряженный электрон обладает достаточным импульсом, чтобы нарушить сильное взаимодействие и вырвать «возбужденный» протон из ядра. В некоторых случаях разрыв связи сопровождается изгнанием «партнера» — частицы, с которой она столкнулась в последний раз и которая связана сильным взаимодействием.
В классических экспериментах физики используют подсчет таких «выброшенных» пар из двух протонов или протона и нейтрона, чтобы определить, как нуклоны взаимодействуют в ядре. Эксперименты, в которых электроны облучали ядра различных атомов, от углерода с 12 нуклонами до свинца с 208, показали приблизительно равномерное распределение: почти 95% всех столкновений — это протон-нейтронные пары и 5% — взаимодействия между одинаковыми нуклонами.
Недостатком этого метода является то, что такие точные столкновения, при которых обе частицы вылетают из ядра, происходят довольно редко, и на частицы в атомах могут влиять другие факторы. Поэтому измерения содержат мало данных, а результаты имеют большую погрешность.
Что показал эксперимент с зеркальными ядрами?
Чтобы обойти это ограничение, ученые разработали новый метод. Они решили облучать «зеркальные» атомные ядра. Атом гелия-3 (стабильный изотоп гелия) имеет такое же количество нуклонов, как и тритий (изотоп водорода). Однако если в первом случае ядро состоит из двух протонов и одного нейтрона, то во втором случае все в точности наоборот.
Ученые поняли, что, облучая каждый из этих атомов, они могут более точно определить, как протоны и нейтроны в ядрах взаимодействуют друг с другом на основе различных наборов нуклонов. Новый эксперимент смог собрать гораздо больше данных, чем предыдущие эксперименты, поскольку для анализа не требовалось редких событий тройного совпадения, когда обе возбужденные частицы покидают ядро, но одной уже достаточно.
Исследователи сообщают, что новый метод повысил точность измерений в 10 раз. Однако они не ожидали, что взаимодействие нуклонов в простых атомах будет сильно отличаться от сложных взаимодействий, проверенных в предыдущих экспериментах.
В статье, опубликованной недавно в журнале Nature, физики сообщают, что скорость взаимодействия между одинаковыми частицами (протон-протонные и нейтрон-нейтронные столкновения) гораздо выше: она составляет около 20%.
Мы хотели получить гораздо более точные измерения, но не ожидали, что они будут сильно отличаться.
Джон Аррингтон, исследователь из Калифорнийского университета в Беркли и соавтор нового исследования
Что дальше?
Исследователи считают, что за разницу во взаимодействии частиц отвечает размер ядер. Основные процессы рассеяния — изменение направления движения частиц при их столкновении с другими — происходят в парах протонов и нейтронов, сказал Аррингтон. Но есть и другие причины излучения, которые могут вызывать рассеяние и влиять на все типы нуклонов.
Например, они могут зависеть от расстояния между частицами, которое для легких ядер больше, чем для тяжелых. Чтобы подтвердить эту гипотезу или найти альтернативное объяснение, ученые планируют провести аналогичные эксперименты с другими легкими атомами.
Понимание принципов, ответственных за взаимодействие сложных частиц, представляет не только теоретический, но и практический интерес. Эти детали важны для анализа данных в высокоэнергетических экспериментах по изучению кварков, глюонов и других элементарных частиц, таких как нейтрино. Кроме того, эти процессы объясняют взаимодействие нуклонов, образующих нейтронные звезды.
Читать далее:
Остаточная сильная сила
Неверно, что каждый кварк во Вселенной притягивает каждый другой кварк независимым от расстояния способом, описанным выше. Цветовое ограничение означает, что сильная сила действует только между парами кварков, не уменьшая расстояния, и что в коллекциях связанных кварков (адронах) чистый заряд кварков эффективно аннулируется, ограничивая действие силы. Поэтому коллекции кварков (адроны) оказываются почти без цветового заряда, и, следовательно, между этими адронами почти нет сильного взаимодействия. Однако отмена не является идеальной, и остаточная сила сохраняется (см. ниже). Эта остаточная сила быстро уменьшается с расстоянием и поэтому очень мала (несколько фемтометров). Она возникает как сила между «бесцветными» адронами и иногда называется сильной ядерной силой или просто ядерной силой.
Ядерное силовое взаимодействие (или остаточная сильная сила) между протоном и нейтроном. Маленькие цветные двойные круги — это глюоны, которые соединяют протон и нейтрон. Эти глюоны также содержат комбинацию кварк-антикварк, называемую пионом, что помогает передавать остальную часть сильного взаимодействия между бесцветными адронами. Антихромы появляются в соответствии с этой схемой. Нажмите здесь для увеличения версии
Ядерные силы действуют между адронами, называемыми мезонами и барионами. Эта «остаточная сильная сила», действующая косвенно, передает глюоны, которые являются частью виртуальных мезонов p и p, которые, в свою очередь, передают силу между нуклонами, удерживающую ядро вместе (за пределами притиума).
Таким образом, оставшееся сильное взаимодействие — это небольшой остаток сильного взаимодействия, которое связывает кварки в протоны и нейтроны. Эта же сила намного слабее между нейтронами и протонами, потому что она в них в значительной степени нейтрализована, так же как электромагнитная сила между нейтральными атомами (сила Ван-дер-Ваальса) намного слабее электромагнитной силы, которая удерживает электроны вместе с ядром, образуя атомы. 9
В отличие от более сильной силы, сила оставшейся силы уменьшается и даже быстро уменьшается с расстоянием. Уменьшение приблизительно похоже на отрицательную экспоненту расстояния, хотя простого выражения для него нет; см. потенциал Юкавы. Быстрое уменьшение остаточной притягательной силы с расстоянием и менее быстрое уменьшение отталкивающей электромагнитной силы между протонами внутри ядра приводит к нестабильности больших атомных ядер, таких как все ядра с атомным номером более 82 (элемент свинец).
Хотя ядерное взаимодействие слабее самого сильного взаимодействия, оно все же обладает высокой энергией: при переходах возникает гамма-излучение. Масса ядра значительно отличается от суммарных масс отдельных нуклонов. Этот дефицит массы обусловлен потенциальной энергией, связанной с ядерными силами. Различия в силе дефекта массы заключаются в реакции термоядерного синтеза и ядерного деления.
Объединение
Так называемая теория Великого объединения (GUT) пытается описать сильное взаимодействие и электрически слабое взаимодействие как аспекты одной силы, подобно тому, как электромагнитное и электромагнитно слабое взаимодействие были объединены в электрически слабое взаимодействие в модели Глашоу-Вайнберга-Салама. Сильное взаимодействие обладает свойством, называемым асимптотической свободой, т.е. сила сильного взаимодействия уменьшается при более высоких энергиях (или температурах). Теоретическая энергия, при которой его сила становится равной силе электрически слабого взаимодействия, является энергией великого объединения. Однако теория великого объединения еще не сформулирована для описания этого процесса, и великое объединение остается нерешенной проблемой в физике.
Если GUT верна, то после Большого взрыва и во время электрически слабой эры Вселенной электрически сильная сила отделилась от сильной силы. Следовательно, считается, что эпоха великого объединения наступила раньше.
Смотрите также
- Физический портал
- Энергия связи ядра
- Цвет заряда
- Константа связи
- Ядерная физика
- Вопрос КХД
- Квантовая теория поля и Калибровочная теория
- Стандартная модель физики элементарных частиц и Стандартная модель (математическая формулировка)
- Слабое взаимодействие, электромагнетизм и сила тяжести
- Межмолекулярная сила
- Вихрь
- Юкава взаимодействие
Феноменология сильных взаимодействий адронов
В 1950-х годах было открыто большое количество новых элементарных частиц, большинство из которых имели очень короткое время жизни. Все эти частицы сильно взаимодействовали: сечения рассеяния между ними были порядка нуклонов и пионов и значительно превышали сечения взаимодействия с электронами.
Эти адроны включают в себя как мезоны, так и барионы. Они имели разные вращения и заряды; в их распределении масс и предпочтительных каналах распада можно было заметить некоторую закономерность, но откуда она взялась, было неизвестно.
По аналогии с ионно-нуклонным рассеянием была построена модель сильного взаимодействия этих адронов, в которой каждому типу взаимодействия, каждому типу распада соответствует определенная константа взаимодействия. Более того, некоторые из наблюдаемых зависимостей не поддавались объяснению и рассматривались просто как «правила игры», которым подчиняются адроны (правило ветвления, сохранение изоспина и G-величины и т.д.). Хотя в целом такое описание работало, оно, конечно, было неудовлетворительным с теоретической точки зрения: слишком много приходилось выдвигать, большое количество свободных параметров вводилось совершенно произвольно и без какой-либо структуры.
В середине 1960-х годов была открыта SU(3) симметрия свойств адронов, и стало понятно, что в «конструкции» адронов не так много степеней свободы. Эти степени свободы были названы кварками. Несколько лет спустя эксперименты показали, что кварки — это не просто абстрактные степени свободы адрона, а реальные частицы, составляющие адрон и переносящие его импульс, заряд, спин и т.д. Единственной проблемой было описать тот факт, что кварки не могут вырваться из адронов ни при какой реакции.
Но даже если не существует теоретически обоснованной динамической картины взаимодействия кварков, тот факт, что адроны являются сложными частицами, объясняет многие чисто эмпирические свойства адронов.
Сильные взаимодействия в КХД
В 1970-х годах была разработана микроскопическая теория сильного взаимодействия кварков, известная как квантовая хромодинамика (КХД), которая построена следующим образом.
Утверждается, что каждый кварк имеет новое внутреннее квантовое число, обычно называемое цветом. Более точно, кварку присваивается определенный вектор состояния в комплексном трехмерном цветовом пространстве в дополнение к тем степеням свободы, которыми он уже обладает. В духе подхода калибровочной теории, требование состоит в том, что наблюдаемые свойства нашего мира должны быть инвариантны относительно унитарных вращений в кварковом цветовом пространстве, т.е. относительно элементов группы SU(3) (таким образом, КХД является теорией Янга-Миллса). Результирующее калибровочное поле описывает взаимодействие кварков. Это поле можно квантовать; его кванты называются глюонами.
Поскольку каждый тип глюона имеет определенный тип вращения в цветовом пространстве, число независимых глюонных полей равно размерности группы SU(3), т.е. восьми. Однако все глюоны взаимодействуют со всеми кварками с одинаковой силой. По аналогии с электродинамикой, где «сила» взаимодействия характеризуется константой тонкой структуры ?, «сила» сильного взаимодействия характеризуется единственной константой сильного взаимодействия ?s.
Напомним, что глюоны взаимодействуют с цветом. Поскольку группа SU(3) неабелева, глюоны также имеют цвет и поэтому могут взаимодействовать друг с другом: теоретически возникают трех- и четырехглюонные пики. Это фундаментальное различие между свойствами КХД и КЭД, где фотон не заряжен и поэтому не взаимодействует сам с собой. Обратите внимание, что кварки и антикварки могут быть получены в комбинациях, которые имеют цвет «ноль», т.е. являются бесцветными. В длинноволновом пределе такие состояния не взаимодействуют с глюонами.
Следующим важным свойством квантовой хромодинамики является встречное расширение заряда. Свойства группы SU(3) приводят к тому, что константа связи сильного взаимодействия ?s уменьшается с уменьшением расстояния между кварками и увеличивается с увеличением расстояния между кварками.
Первая из этих зависимостей приводит к асимптотической свободе: кварки, летящие на очень малых расстояниях друг от друга, в первом приближении можно считать невзаимодействующими.
Другая сторона медали: ограничение кварков. Это означает, что кварки не могут удаляться друг от друга на расстояние, значительно превышающее определенный предельный радиус (около 1 фм). Однако два бесцветных состояния могут удаляться друг от друга на любое расстояние, поскольку глюонные поля не удерживают их вместе. Поэтому в реальном мире наблюдаются не свободные кварки, а бесцветные комбинации кварков, называемые адронами.
На расстоянии, превышающем ограничивающий радиус, адроны все еще взаимодействуют, но не через обмен глюонами, а через обмен другими адронами. В частности, при низких энергиях самое сильное взаимодействие происходит через обмен пи-мезонами. Это взаимодействие (которое, кстати, удерживает нуклоны в ядрах) также традиционно называется сильным. Однако следует понимать, что это «остаточное» сильное взаимодействие, подобное ван-дер-ваальсову взаимодействию нейтральных атомов.
Сильные взаимодействия в высокоэнергетических реакциях
Существует ряд процессов высокоэнергетических адронных столкновений, для которых не существует жесткого масштаба, так что расчеты по теории возмущений в рамках квантовой хромодинамики перестают быть надежными. Эти реакции включают полные сечения столкновений адронов, упругое рассеяние адронов под малыми углами и дифракционные процессы. С кинематической точки зрения, в таких реакциях достаточно велика только полная энергия сталкивающихся частиц в состоянии покоя, но не переданный импульс.
С 1960-х годов фундаментальные свойства этих реакций успешно описываются феноменологическим подходом, основанным на теории Реджера. В рамках этой теории рассеяние высокоэнергетических адронов происходит за счет обмена определенными компонентами — областями. Наиболее важным редионом в этой теории является померон, единственный редион, вклад которого в сечение рассеяния не уменьшается с энергией.
В 1970-х годах было обнаружено, что многие свойства красных тел можно вывести из квантовой хромодинамики. Соответствующий подход для КХД называется подходом Балицкого-Фадина-Кураева-Липатова (БФКЛ).
Из комментария Людмилы Белик:
Что на самом деле является самым сильным взаимодействием в мире — самым сильным?
Таинственное ядро, сложнейшее магнитное — с легким внешним «KRONO» !- в таком великом разнообразии суб-вращений и супер-вращений, что поражает воображение мощь механики.
«Слегка УДИВИТЕЛЬНО!» — Снятие некоторых МОМЕНТОВ техники с динамикой на ….. степени и т.д. Существует как откручивание, так и размагничивание навсегда. ПАРАДИЗ всегда существует, и не изучать его только потому, что физики объявили себя атеистами, было глупо БЕЗ доказательств! Физика — это наука о проверке констант, а не убеждений.
Отсутствие Творца в поясе над мировым океаном необходимо ПРОВЕСТИ с двух сторон: «БОГА нет» и «БОГ есть» и посмотреть, что было доказано
Великая ЗАДАЧА приведения энергетической структуры всего и всех в гармонию — это та, которая касается самого сильного взаимодействия.
Гениальный физик государства высказал гипотезу, что существует некое управление свыше в виде СПИНА, а сильные мира сего в академии подхватили эту идею и попытались на своем уровне развития науки доказать великий «СПИН». Направляя исследования.
Сколько лет они, слабые в теориях фундаментов, пытались доказать ЛЮБОЙ факт о наземных и подземных условиях (!) и в итоге не нашли ничего лучшего, чем признать, что «ТОРНИЗМ НЕПРАВ»! Власть, данная академикам В. Ельциным, сыграла злую шутку — ТОРНИНГ был и есть
УПРАВЛЕНИЕ всем и ВСЕМ. Они уничтожили российскую науку своей обязательной для ученых стандартной моделью 4 видов взаимодействий частиц.
А сейчас я читаю в лекциях АКАДЕМИИ по телевизору о беспокойстве ученых по поводу открытия процессов и частиц «за пределами стандартной модели».
И снова Академия лжет, что существует модель, которой нет в природе, но есть что-то вне ее.
В мирах и творениях жалкой стандартизации псевдоакадемиков РАН нет НИКАКОЙ стандартизации — ВСЯ энергия в сотни раз сложнее и мощнее. «Сильное взаимодействие является самым сильным из фундаментальных взаимодействий элементарных частиц» — это ложь. Это ничтожно мало по сравнению с тем, что я описал выше. А термин «фундаментальные взаимодействия» сродни более раннему «Да здравствует ССЕ!». В науке нет фундаментализма со времен К. Осипова — не понимающего самих основ — «Все строится точно по расчету и до тех пор, пока Бог».
