Ισχυρή αλληλεπίδραση

Την ισχυρή αλληλεπίδραση ή ισχυρή δύναμη ή ισχυρή πυρηνική δύναμη αντιλαμβανόμαστε σήμερα ως την αλληλεπίδραση μεταξύ των κουάρκ και των γκλουονίων, η οποία περιγράφεται από τη θεωρία της κβαντικής χρωμοδυναμικής (quantum chromodynamics - QCD). Η ισχυρή δύναμη είναι η θεμελιώδης δύναμη η οποία μεταφέρεται από τα γκλουόνια, και ασκείται πάνω στα κουαρκ, τα αντικουάρκ, καθώς και στα ίδια τα γκλουόνια για να σχηματίσουν τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα άλλα αδρόνια. Επίσης, σε μεγαλύτερη κλίμακα, είναι η δύναμη που κρατά τα πρωτόνια και τα νετρόνια μαζί για να σχηματίσουν τους πυρήνες των ατόμων.

Αν και η ισχυρή δύναμη δρα μόνο σε στοιχειώδη σωματίδια απ' ευθείας, η δύναμη παρατηρείται μεταξύ των αδρονίων, ως η πυρηνική δύναμη. Αυτό γίνεται γιατί όλα τα πειράματα απόπειρας εντοπισμού ελευθέρων κουάρκ έχουν αποτύχει, οπότε τα ίδια τα αλληλεπιδρώντα στοιχειώδη σωματίδια δεν παρατηρούνται άμεσα.

Ιστορία

Πριν τη δεκαετία του 1970, όταν τα πρωτόνια και τα νετρόνια θεωρούνταν στοιχειώδη σωμάτια, η φράση «ισχυρή δύναμη» ήταν ουσιαστικά αυτή που σήμερα ονομάζουμε ως πυρηνική δύναμη και παρατηρούνταν ανάμεσα στα αδρόνια, και στα βαρυόνια και στα μεσόνια. Η δύναμη αυτή εισάχθηκε για να εξηγηθεί η σταθερότητα του πυρήνα, όπου βρίσκονται συγκεντρωμένα τα πρωτόνια, τα οποία θα έπρεπε να απωθούνται αφού έχουν ίδιο ηλεκτρικό φορτίο. Η δύναμη αυτή πήρε το όνομά της από αυτήν ακριβώς την ιδιότητα, να έχει δηλαδή μεγάλη ένταση μέσα στον πυρήνα και σε μικρές αποστάσεις. Μετά την ανακάλυψη των κουάρκ, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν πως η δύναμη δρούσε στην πραγματικότητα πάνω στα κουάρκ και στα γκλουόνια τα οποία σχηματίζουν τα πρωτόνια, και όχι πάνω στα ίδια τα πρωτόνια.

Λεπτομέρειες

Η κβαντική χρωμοδυναμική, η οποία είναι μέρος του καθιερωμένου προτύπου της σωματιδιακής φυσικής, είναι μια τυπική μη Αβελιανή θεωρία βαθμίδας βασισμένη σε μια τοπική ομάδα συμμετρίας που ονομάζεται SU(3). Όλα τα σωματίδια σε αυτήν τη θεωρία αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, μέσω της ισχυρής αλληλεπίδρασης. Η ένταση της αλληλεπίδρασης καθορίζεται από την ισχυρή σταθερά σύζευξης. Η ένταση αυτή αλλάζει από το φορτίο χρώματος του σωματιδίου. Τα κουαρκ και τα γλουόνια είναι τα μόνα στοιχειώδη σωματίδια που κουβαλάνε μη μηδενικό φορτίο χρώματος, και κατά συνέπεια είναι τα μόνα που συμμετέχουν στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις.

Δείτε επίσης

Αναφορές

David J. Griffiths, 1987, Introduction to Elementary Particles, John Wiley & Sons.
Gordon L. Kane, 1987, Modern Elementary Particle Physics, Perseus Books.
Richard Morris, 2003, The Last Sorcerers: The Path from Alchemy to the Periodic Table, Washington DC: Joseph Henry Press.