Объясните "нефизикам" природу "сильного взаимодействия"? Почему оно настолько "сильное"?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
2
2 ответа
Поделиться

Все в мире состоит из атомов . У атома есть ядро. Ядро состоит из протонов( положительно заряженных частиц) и нейтронов ( не заряженных частиц) .Элементарное правило одноименно заряженные частицы отталкиваются , а разноименно заряженные притягиваются . (Если совсем просто то два магнита один s второй n притянутся , а если два s или два n то оттолкнутся) .Как говорил ранее ядро состоит из протонов , все протоны заряжены + а нейтроны совсем не имеют заряд , по сути дело тогда ядро должно разорваться , ведь там много одноименно заряженных частиц , но тут приходит в помощь ядерная сила или сильное взаимодействие .Эта сила настолько велика что способна удерживать одноименно заряженные частицы в ядре и давать ему взорваться .Что бы понять насколько это сила велика , достаточно вспомнить ядерную бомба , ее механизм как раз рассчитан на то что ядро атома разрывается и вся ядерная сила вырывается наружу вызывая огромный ущерб всему окружаещему.

3
0

Необязательно, чтобы энергия ядерных сил приносила разрушение. На атомных станциях эту энергию трансформируют в электричество и используют во благо.

0
Ответить

Но какова природа то ядерных сил? Почему они на столько "сильные"? Сказанное вами мне было более или менее понятно и так.

+1
Ответить

Думаю, Георгий Ульев все же объяснил.  Есть два способа объяснения: 1) Это так, потому что ...; 2) Если бы это было не так, то ... Если бы ядерные силы не были бы такими сильными (сильнее электромагнитных сил и именно на сколько-то ), Вас, да и всех нас, да и всей Вселенной не существовало бы.

+1
Ответить
Прокомментировать

Любые фундаментальные взаимодействия осуществляются посредством частиц- переносчиков этого взаимодействия. Так Электромагнитное взаимодействие осуществляется посредством фотонов, слабое при помощи W и Z бозонов. Сильное же взаимодействие происходит посредством обмена так называемыми глюонами. "Сила", или точнее амплитуда с которой осуществляется взаимодействие определется константой связи. Такая константа есть у каждого взаимодействия. И вопрос - почему эти константы оказались именно такими, а не какими-то другими - великий вопрос на который, надеюсь, когда нибудь будет дан ответ. На данный момент стандартная модель не полностью самодостаточна - она нуждается в первоначальной настройке - ей нужно численно передать значения некоторых величин - таких как заряд и масса электрона. Тогда она начнёт адекватно описывать наш мир. Но ответа почему эти величины именно такие (численно) у нас, к большому сожалению, пока нет. Но с другой стороны от этого только интереснее :)
Если говорить о природе сильных взаимодействий, то они появляются из симметрии нашей природы. Об этом можете почитать тут - вторая половина ответа - о калибровочных симметриях https://thequestion.ru/questions/320073/kak-dolzhna-vyglyadet-v-itoge-kvantovaya-teoriya-gravitacii-i-chto-ona-dolzhna-iz-sebya-predstavlyat-kak-zakonchennaya-teoriya-obyasnite-seryozno-a-ne-populyarno

Сильное взаимодействие рождается из так называемой симметрии SU(3). Это специальная унитарная симметрия представление которой выглядит ввиде комплексных матриц 3x3 с определителем равным единице.

Для сравнения - электромагнитное взаимодействие и фотоны появляются ввиду наличия симметрии U(1) - это обычные комплексные экспоненты. О них-то я и писал в ответе по ссылке выше.
Электромагнитное взаимодействие безмассовое - это значит что в уравнении, определяющим его динамику не фигурирует масса э.м. поля. Векторное - то есть описывается некоторым вектором, который называется векторным потенциалом. Фотон истинно нейтрален. Не имеет заряда. Его спин = 1. То есть фотон сам по себе является бозоном. Электромагнитное взаимодействие дальнодействующее. То есть в пустом пространстве электромагнитное поле электрона будет действовать на всём этом пространстве. Так ведут себя фотоны.

Глюонное (сильное ядерное) же взаимодействие более сложное переносчиками сильного взаимодействия являются 8 различных частиц - глюонов. Которые сами по себе имеют заряд - не тот, который имеет электрон, то есть не электромагнитный заряд, а заряд нового типа. Этот заряд исторически называют цветовым. Он так называется поскольку в отличие от электромагнитного заряда, которые могут быть положительными или отрицательными, цветовой заряд имеет три различных "состояния". Поскольку название "цвет" очень хорошо подходит для описание такого вида сущности, их так и стали называть. Ничего общего с реальными цветами эти заряды конечно же не имеют. Просто этот заряд может быть либо R либо G ибо B. Как электромагнитный заряд либо + либо -. Глюоны как и фотоны - это векторные частицы. Однако фотоны не заряжены, а значит не взаимодействуют друг с другом (фотоны взаимодействуют толкьо с электромагнитно заряженными частицами), а глюоны имеют заряд, следовательно глюоны не только переносят взаимодействие, но и взаимодействуют друг с другом. Это приводит к довольно нетривиальным следствиям теории.
Глюонное взаимодействие короткодействующее. То есть начиная с некоторого очень небольшого расстояния оно очень быстро (экспоненциально) убывает до нуля. Поэтому дерные силы начинают действовать лишь на очень близких к ядру расстояниях. Однако сами по себе они превосходят по величине любые другие виды взаимодействий. Его спин тоже единица. То есть это тоже бозон.

Глюонами обмениваются любые частицы, которые имеют цветовой заряд. Такими фундаментальными частицами являются кварки. Проще всего себе представить это взаимодействие внутри протона как некую струну, натянутую между 3мя кварками, находящимися внутри него. По сути протон - это 3 кварка + глюонное облако. Это сильно отличается от процесса обмена фотонами в электромагнетизме и такие коренные отличи вызваны тем что глюоны сами по себе заряженные частицы. Эти кварки внутри адронов удерживаются с невероятной силой эквивалентной силе притяжения земли приложенной к висящему грузу с массой порядка нескольких тонн. Интересно что при попытке достать кварк из адрона (например п мезона) глюонная струна начинает натягиваться, но энергия необходимая на рождение пары кварк-антикварк чуть меньше энергии, которую необходимо приложить чтобы разорвать струну. По этой причине если попытаться достать кварк из пи мезона (его кварковый состав кварк-антикварк), ничего не выйдет - родится пара кварк-антикварк, родившийся кварк уйдёт право к антикварку пи мезона, а родившийся антикварк влево к кварку пи мезона. И получатся два пи мезона, а не штучные кварки, как мы хотели. То есть кварков в свободном виде в природе вообще не бывает. Они всегда находятся внутри адронов.

Ну вот в общем-то думаю и всё. Некоторый популярный экскурс в Квантовую хромодинамику окончен :)
Природа существования сильного взаимодействия самого по себе думаю связана именно с симметрией законов природы.

Todd Barryотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
1
0

«Протон это 3 кварка + глюонное облако», а можно ли сказать примерно, сколько в этом облаке глюонов? И на сколько глюоны меньше кварков?

0
Ответить

Нельзя по двум причинам. Во первых процесс испускания и поглощения глюонов динамический, дело ещё больше усложняется в силу того что сами глюоны взаимодействуют друг с другом сильно, т.е. сами глюоны испускают глюоны. А во вторых сам вакуум, в котором всё это происходит не пустой и статичный частицы всё время рождаются в нём и умирают. По поводу того на сколько глюон меньше протона - вообще и то и другое точечные частицы :) Но если и можно это оценить - я совсем не силён в цифрах )

0
Ответить

В природе причина любой силы вызвана разностью давлений (напряжений) и ничем другим. Воспользуемся так же определением материи Ф.Энгельса: материя это все что движется. Для описания механизма сильного взаимодействия воспользуемся инвариантами - 3-мя видами движения материи, которые не зависят от масштаба, это: поступательно, вращательное и волновое движение и при помощи этих инвариантов опишем механизм притяжения нуклонов (протонов, нейтронов) друг к другу. Для этого представим нуклон как структуру имеющую установившуюся структуру движения. Например, можно воспользоваться предложенной В.А.Ацюковским формой тороидального движения. Наличие внутреннего движения обуславливает внутреннюю энергию протона которой он может обмениваться с окружающей средой за счет сил трения между набегающим потоком среды и внутренним потоком тороидального движения протона и обмениваться именно в тот момент, когда их скорости на границе соприкосновения отличаются, что проявляется в виде силы, в сторону ускорения (торможения) набегающего потока среды. Именно этот механизм проявляется в виде сил инерции (гравитации) и для обоих явлений одинаков. Но нас по прежнему интересует механизм сильного взаимодействия, поэтому перейдем к нему. При обтекании потоком среды нуклона по границе нуклона создается уплотнение этого потока а следовательно и градиент скоростей этого потока. По закону Бернулли мы знаем, что повышение скорости потока приводит к росту динамического давления и пропорциональному снижению статического давления, следовательно между двумя нуклонами всегда будет динамическое давление тем больше чем ближе они друг к другу пропорционально кубу расстояния между ними а следовательно на столько же будет меньше статическое давление между ними. И вот разность то статических давлений как раз и создает ту силу, которая притягивает нуклоны между собой. Есть между протонами и силы отталкивания обусловленные одинаковым спином, которые убывают с ростом расстояния между ними пропорционально квадрату расстояния. В этой системе сил нуклоны друг относительно друга фиксируются в окрестности потенциальной ямы, где суммарная энергия сил притяжения и отталкивания равна нулю.

-1
Ответить

Ваши инварианты - это инварианты относительно каких преобразований, и что вы вообще имеете ввиду? Вы сами понимаете значение сказанного? Мне кажется что нет. "представим нуклон как структуру имеющую установившуюся структуру движения." - либо объясните что это значит, либо это бессвязный набор слов. Дальше инвариантов даже не стал читать. Ересь.

0
Ответить

Немного прочитал. Это какой такой среды? уж не великого ли и ужасного Эфира? :) Не смешите тут людей, уходите отсюда. Вам здесь не рады.

0
Ответить

Эксперимент, опровергающий вашу модель про удерживание нуклонов в ядре - берете кучу шариков, аккуратно собираете их в руке чтобы они образовали шарообразную форму. Затем аккуратно кладете эти шарики в поток воды => шарики расплываются друг от друга. Не годится. И это мы еще не учли силы кулоновского отталкивания нуклонов.

А дело в том, что вы даже не оцениваете приближенно образование турбулентных особенностей в решении подобной задачи.  А они будут возникать. Именно они и будут разворачивать и расталкивать шарики друг от друга.

0
Ответить
Ещё 1 комментарий

То есть то что вы описываете с хорошей точностью годится для опиания потока воды в трубе - я конкретно про давление в идеально ровной трубе. Но это неприменимо к той модели, которую вы пытаетесь описать.

0
Ответить
Ещё 1 комментарий

Светлана, откуда в атомном ядре такой «поток среды», что это за среда? Какова роль во всем этом глюонов и как именно они «склеивают» кварки? Что создает эту разность давлений (напряжений), которая лежит в основе любой силы?

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью