А теперь мы с вами поговорим о сильном взаимодействии. «Мы с вами» - здесь имеется в виду я и ещё один я. Вот ведь штука: мне удобнее всего понимать физику тогда, когда я объясняю её сам себе и своими словами.
Итак. В первой половине прошлого века в поиске ответа на вопрос о том, что удерживает субъядерные частицы так близко друг к дружке, были теоретически оформлены, а затем и экспериментально обнаружены пи-мезоны (они же пионы). Взаимодействие нуклонов внутри ядра осуществлялось, по сути, обменом пи-мезонами между нейтронами и протонами, и сила этого взаимодействия была на порядок выше электромагнетизма, из-за чего пионные связи и получили название «сильного» взаимодействия.
Немного терминологии. Атомное ядро состоит из так называемых нуклонов – протонов и нейтронов. Эти два типа частиц относятся к классу барионов (а.к.а фермионов) – бесцветных кварковых агрегатов; барионы, в свою очередь, относятся к классу адронов – частиц, которые как раз таки и подвержены сильному взаимодействию. Адроны формируются из комбинаций кварков, об этом я тут уже сказал. С глубокими подробностями углубляться в изучение кварков я пока что не готов, займусь этим попожзе, а на текущий момент обозначу, что всякий кварк на белом свете обладает некоторыми квантовыми числами, называемыми «цвет» и «аромат». Именно типы комбинаций кварков с теми или иными цветами и ароматами определяют тип образованного ими адрона. Ясное дело, что кварки не имеют цветовой окраски и ничем не пахнут, так что такое понятие как, к примеру, цвет, следует рассматривать в аналогии с электрическим зарядом, с той только разницей, что электрический заряд частицы может иметь только два знака: + и -, а цветов существует три: синий, зелёный и красный. Рассуждая в рамках той же аналогии, мы можем с уверенностью заявить, что равные количества частиц с отрицательными и положительными зарядами в итоге дают нам нечто электрически нейтральное; точно так же комбинация из синего, зелёного и красного кварков даёт нам нечто бесцветное. Это нечто бесцветное и называется барион – в данном случае протон или нейтрон. Существуют и другие барионы, но о них мне пока что сказать нечего.
Вернёмся к нашим баранам. После того, как было обнаружено сильное взаимодействие между нуклонами в ядрах, появился следующий вопрос: а какое мы имеем взаимодействие между кварками в протонах и нейтронах? На самом милипиздрическом уровне строения вещества было обнаружено всё то же сильное взаимодействие, но на сей раз, внутри нуклонов, оно осуществлялось с помощью других фундаментальных частиц-переносчиков. Такие частицы были названы глюонами.
Глюоны – это бозоны, отвечающие за сильное цветовое взаимодействие между кварками. Изучением этого типа взаимодействия занимается отдельная наука, именуемая квантовой хромодинамикой. Но аналогию с квантовой электродинамикой мы здесь провести уже не можем, поскольку хромодинамика значительно сложнее. Дело в том, что в электродинамике изучаемая ею частица-переносчик – фотон – является электрически нейтральной. Как мы помним, при распаде атома положительные альфа-частицы (ядра гелия-4) отклоняются магнитом в одну сторону, отрицательные бета-частицы (электроны) отклоняются в другую, а нейтральные гамма-частицы (фотоны высоких энергий) не отклоняются никуда. Исходя из этого, в электромагнитных взаимодействиях не имеющие заряда фотоны никак не взаимодействуют друг с другом, одному фотону пофиг на другой фотон точно так же, как мне на мировую революцию. В хромодинамике, где речь идёт не об электрических зарядах, а о цветах, выясняется, что частицы-переносчики (глюоны) сами имеют цветовой заряд, поэтому очень даже взаимодействуют друг с другом, а не только с кварками.
Вся эта чехарда цветовых взаимодействий глюонов приводит к тому, что образно названные мною «глюонные сети» так плотно и запутанно склеивают кварки внутри адронов, что никому пока ещё не удалось получить отдельный от всего кварк. Мы знаем, что кварки – это самостоятельные частицы, но наблюдать их по отдельности не можем, каждый кварк всегда связан с какими-нибудь другими кварками. Это явление называется «конфайнмент» - невозможность свободного состояния как кварков, так и глюонов. По-видимому, подобная заморочка объясняется самой структурой сильного взаимодействия, которое до того сильное, что не оставляет нам никаких возможностей отлепить один кварк от другого. Специфика цветовой глюонной связи такова, что она постоянно усиливает саму себя из-за взаимодействий между глюонами, поэтому, грубо говоря, чем дальше друг от друга кварки, тем сильнее они притягиваются.
Помочь сайту
Поздравления
