Güclü qarşılıqlı təsir

Helium atomunun nüvəsi. İki proton eyni yükə malikdir, lakin qalıq nüvə qüvvəsi onları birləşdirir.

Güclü qarşılıqlı təsir və ya güclü nüvə qüvvəsi kvarkları proton, neytron və digər hadron zərrəciklərində saxlayan fundamental qarşılıqlı təsirdir. Güclü qarşılıqlı təsir, həmçinin neytronları və protonları bir yerdə tutaraq atom nüvələri yaradır, hansı ki, bu nüvə qüvvəsi olaraq adlandırılır. Bütövlükdə proton və ya neytron kütləsinin böyük hissəsi güclü qarşılıqlı təsir enerjisinin nəticəsidir: fərdi kvarklar proton kütləsinin yalnız 1 %-ni təşkil edir. 10⁻¹⁵ m aralığında (nuklon radiusundan bir qədər çox) güclü qüvvə elektromaqnetizmdən təxminən 137 dəfə, zəif qarşılıqlı təsirdən 10⁶ dəfə və cazibə qüvvəsindən 10³⁸ dəfə güclüdür.^[1]

Güclü qarşılıqlı təsir iki diapazonda müşahidə olunur və iki qüvvə daşıyıcısı tərəfindən vasitəçilik edilir. Daha böyük miqyasda (təxminən 1-3 femtometr) protonları və neytronları (nuklonları) birləşdirərək atomun nüvəsini yaradan qüvvədir (mezonlar tərəfindən daşınır). Daha kiçik miqyasda (nükleonun radiusu təxminən 0,8 fm-dən az) kvarkları bir yerdə saxlayaraq protonları, neytronları və digər hadron zərrəciklərini yaradan qüvvədir (qlüonların daşıdığı).^[2] Bu qüvvə eyni zamanda rəng qüvvəsi olaraq adlanır. Güclü qüvvə o qədər yüksək enerjiyə malikdir ki, güclü qüvvə ilə bağlanmış hadronlar yeni kütləyə sahib zərrəciklər yarada bilər. Belə ki, əgər hadronlar yüksək enerjili zərrəciklərlə toqquşdurularsa, onlar sərbəst hərəkət edən şüalanma (qlüonlar) yaymaq əvəzinə yeni hadronlar əmələ gətirirlər. Güclü qüvvənin bu xassəsinə rəng məhdudiyyəti deyilir və o, güclü qüvvənin sərbəst “emissiyasının” qarşısını alır: emissiya əvəzinə praktikada kütləvi zərrəciklər jeti istehsal olunur.

Atom nüvələri səviyyəsində eyni güclü qarşılıqlı təsir qüvvəsi (nüklon daxilində kvarkları birləşdirən) proton və neytronları birləşdirərək atom nüvəsini yaradır. Bu konteksdə ona nüvə qüvvəsi (və ya qalıq güclü qüvvə) deyilir. Beləliklə, protonlar və neytronlar daxilindəki güclü qarşılıqlı təsirdən yaranan qalıq da nüvələri birləşdirir.^[2] Beləliklə, qalıq güclü qarşılıqlı təsir nuklonlar arasında məsafədən asılı davranışa tabe olur ki, bu da nuklonlardakı kvarkları birləşdirməsindəki davranışından tamamilə fərqlidir. Bundan əlavə, nüvvə qüvvəsinin nüvə birləşməsi və nüvə parçalanmasında bağlanma enerjiləri arasında fərqlər mövcuddur. Nüvə birləşməsi Günəşdə və digər ulduzlarda enerji istehsalının çox hissəsini təşkil edir. Nüvə parçalanması, radioaktiv elementlərin və izotopların parçalanmasına imkan verir, baxmayaraq ki, bu, tez-tez zəif qarşılıqlı təsir vasitəsilə həyata keçirilir. Süni olaraq nüvə qüvvəsi ilə əlaqəli enerji qismən nüvə enerjisi və nüvə silahlarında, həm uran və ya plutonium əsaslı parçalanma silahlarında, həm də hidrogen bombası kimi sintez əsaslı silahlarda sərbəst buraxılır.^[3][4]

Güclü qarşılıqlı təsir, kvarklar, antikvarklar və digər qlüonlar arasında hərəkət edən qlüon adlanan kütləsiz zərrəciklərin mübadiləsi vasitəsilə həyata keçirilir. Qlüonların kvarklarla və digər qlüonlarla rəng yükü adlanan yük növü vasitəsilə qarşılıqlı əlaqədə olduğu düşünülür. Rəng yükü elektromaqnit yükünün analoqudur, lakin o, bir deyil, üç növdə (±qırmızı, ±yaşıl və ±mavi) olur və bu da fərqli davranış qaydaları ilə fərqli qüvvə növü ilə nəticələnir. Bu qaydalar kvark-qluon qarşılıqlı təsirləri nəzəriyyəsi olan kvant xromodinamikası (QCD) nəzəriyyəsində ətraflı təsvir edilir.

İstinadlar

1. Relative strength of interaction varies with distance. See for instance Matt Strassler's essay, "The strength of the known forces" Arxivləşdirilib 2017-05-17 at the Wayback Machine.
2. "The four forces: the strong interaction Duke University Astrophysics Dept website". 2022-07-27 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2022-07-26.
3. on Binding energy: see Binding Energy, Mass Defect Arxivləşdirilib 2017-06-18 at the Wayback Machine, Furry Elephant physics educational site, retr 2019-11-26
4. on Binding energy: see Chapter 4 Nuclear Processes, The Strong Force, M. Ragheb 1/27/2012, University of Illinois

Əlavə oxu

• Christman, J.R. "MISN-0-280: The Strong Interaction" (PDF). 2001.
• Griffiths, David. Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. 1987. ISBN 978-0-471-60386-3.
• Halzen, F.; Martin, A.D. Quarks and Leptons: An Introductory Course in Modern Particle Physics. John Wiley & Sons. 1984. ISBN 978-0-471-88741-6.
• Kane, G.L. Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. 1987. ISBN 978-0-201-11749-3.
• Morris, R. The Last Sorcerers: The Path from Alchemy to the Periodic Table. Joseph Henry Press. 2003. ISBN 978-0-309-50593-2.