Interacţiunea și efectele interacţiunii eseu de 20 randuri
Răspunsuri la întrebare
Răspuns:
Interacțiunea tare, numită și Forța nucleară tare, este una din cele 4 interacțiuni fundamentale naturale cunoscute în prezent, celelalte trei fiind:
Interacțiunea electromagnetică
Interacțiunea slabă sau Forța nucleară slabă
Gravitația.
Forța nucleară tare este și cea mai puternică din aceste interacțiuni, fiind de 100 de ori mai puternică decât forța electromagnetică, de 106 ori mai puternică decât forța slabă și de 1039 ori mai mare ca forța gravitațională.
Forța nucleară tare face ca protonii și neutronii să rămână integri și stabili. Are o distanță de acțiune foarte scurtă, de circa 10-16 metri. În acest context, ea este o forță nucleară.
În fizica nucleară forța nucleară tare ține quarkurile și gluonii împreună pentru a forma hadroni, adică barionii, care includ protonii și neutronii, precum și mezonii, adică kaonii, mezon rho, pionii, etc.
Se consideră că interacțiunea tare este mediată de gluoni care acționează asupra quarcurilor, anti-quarcurilor și împotriva gluonilor înșiși. Acest proces este detaliat în teoria cuantică cromodinamică(QCD).
Înaintea anilor 1970, protonii și neutronii erau considerați particule elementare indivizibile. Era cunoscut că protonii purtau o sarcină electrică pozitivă. În ciuda faptului că respingerea electromagnetică realiza respingerea particulelor încărcate cu același fel de sarcină electrică, mai mulți protoni apăreau legați împreună în nucleele atomice cu neutroni cu sarcina zero, nu se știa mecanismul acestor legături.
Mult mai târziu s-a descoperit că protonii și neutronii nu erau particule fundamentale, ci erau constituite din alte particule, denumite quarcuri. Atracția puternică între nucleoni erau efectul secundar al unei forțe care țineau împreună quarcurile din protoni și neutroni. Teoria cuantică a cromodinamicii explică cum cuarcii poartă o caracteristică numită culoare, deși nu are nici o legătură cu spectrul vizibil.
În teoria cromodinamicii cuantice, interacțiunea puternică este descrisă, la fel ca forța electromagnetică și interacțiunea slabă, prin intermediul schimbului de bosoni. Cuanta câmpului interacțiunii tari este gluonul, existând opt tipuri de gluoni. Gluonii transmit sarcină de culoare (care pot fi de trei tipuri: "verde", "albastră" și "roșie") între quarcuri. Antiquarcurile au sarcinile de culoare specifice: "antiverde", "antiroșie" și "antialbastră". Suma sarcinilor de culoare dintr-un hadron trebuie să fie egală cu zero, adică toate culorile trebuie să se compenseze pentru a forma un hadron de culoare "albă". Barionii sunt formați din 3 quarcuri, care trebuie să aibă culori diferite.Intr-un barion nu pot exista 2 sau mai multe quarcuri cu aceeasi sarcina coloristica. Un gluon poate interacționa cu alți gluoni și poate schimba sarcinile de culoare între ei. Forța tare acționează doar asupra quarcurilor și asupra gluonilor, singurele particule fundamentale care poartă o sarcină de culoare permanentă. Toate quarcurile și gluonii interacționează prin intermediul forței tari, aceasta fiind caracterizată de o constantă de cuplare puternică.
Gluonii, cuantele câmpului interacțiunii puternice, pot fi la rândul lor de o "culoare" și de o "anti-culoare" corespunzătoare (exemplu: antiroșu-albastru). Există nouă posibilități de combinare între cei 8 gluoni din motive matematice legate de grupul de simetrie "SU(3)", care reprezintă fundamentul matematic al cromodinamicii cuantice (combinația verde-antiverde este neutră din punct de vedere al sarcinii de culoare). Interacțiunea unui gluon cu un quarc poate schimba culoarea quarcului: un gluon albastru-antiroșu absorbit de un quarc roșu îl va transforma pe acesta într-un quarc albastru. O consecință a acestui mecanism este că sarcina de culoare a unui quarc se va schimba prin intermediul schimbului continuu de gluoni cu vecinii săi, dar sarcina totala a unui sistem izolat de particule se conservă în timp.