نیروی هسته ای قوی چه می باشد؟
نیروی هسته ای قوی، برهمکنش بنیادی طبیعت که بین ذرات زیراتمی ماده عمل می کند. نیروی قوی کوارک ها را در خوشه ها به یکدیگر متصل می کند تا ذرات زیر اتمی آشناتر مانند پروتون ها و نوترون ها را بسازد. برای مطالعه کامل مقاله با مجله علمی آندرومدامگ همراه باشید.
همچنین هسته اتم را در کنار هم نگه می دارد و زیربنای برهمکنش بین تمام ذرات حاوی کوارک است.
نیروی هسته ای قوی از خاصیتی به نام رنگ سرچشمه می گیرد. این خاصیت که هیچ ارتباطی با رنگ در معنای بصری کلمه ندارد، تا حدودی مشابه بار الکتریکی است. همانطور که بار الکتریکی منبع الکترومغناطیس یا نیروی الکترومغناطیسی است، رنگ نیز منبع نیروی قوی است. ذرات بدون رنگ، مانند الکترون ها و سایر لپتون ها، نیروی قوی را “احساس” نمی کنند. ذرات با رنگ، عمدتاً کوارک ها، نیروی قوی را “احساس” می کنند. کرومودینامیک کوانتومی، نظریه میدان کوانتومی که برهمکنش های قوی را توصیف می کند، نام خود را از این ویژگی مرکزی رنگ گرفته است.
پروتون‌ها و نوترون‌ها نمونه‌هایی از باریون‌ها هستند، دسته‌ای از ذرات که حاوی سه کوارک هستند که هر کدام دارای یکی از سه مقدار رنگ ممکن (قرمز، آبی و سبز) هستند. کوارک ها همچنین ممکن است با آنتی کوارک ها (ضد ذرات آنها که رنگ مخالف دارند) ترکیب شوند و مزون هایی مانند مزون پی و مزون K را تشکیل دهند. باریون‌ها و مزون‌ها همگی دارای رنگ خالص صفر هستند و به نظر می‌رسد که نیروی قوی تنها به ترکیب‌هایی با رنگ صفر اجازه می‌دهد. برای مثال، تلاش برای از بین بردن کوارک‌ها، در برخورد ذرات پرانرژی، تنها منجر به ایجاد ذرات «بی رنگ» جدید، عمدتاً مزون‌ها می‌شود.
در فعل و انفعالات قوی، کوارک ها گلوئون ها را که حامل نیروی قوی هستند، مبادله می کنند. گلوئون ها مانند فوتون ها (ذرات پیام رسان نیروی الکترومغناطیسی)، ذرات بدون جرم با یک واحد کامل اسپین ذاتی هستند. با این حال، برخلاف فوتون‌ها که بار الکتریکی ندارند و بنابراین نیروی الکترومغناطیسی را احساس نمی‌کنند، گلوئون‌ها حامل رنگ هستند، به این معنی که آنها نیروی قوی را احساس می‌کنند و می‌توانند بین خود برهم کنش داشته باشند. یکی از نتایج این تفاوت این است که، در محدوده کوتاه خود (حدود 10 تا 15 متر، تقریباً به قطر یک پروتون یا یک نوترون)، به نظر می‌رسد که نیروی قوی برخلاف سایر نیروها با فاصله قوی‌تر می‌شود.
با افزایش فاصله بین دو کوارک، نیروی بین آنها بیشتر می شود زیرا کشش در یک قطعه الاستیک افزایش می یابد زیرا دو انتهای آن از هم جدا می شوند. در نهایت کش می شکند و دو تکه ایجاد می شود. چیزی مشابه با کوارک ها اتفاق می افتد، زیرا با انرژی کافی یک کوارک نیست، بلکه یک جفت کوارک-آنتی کوارک است که از یک خوشه “کشیده می شود”. بنابراین، به نظر می‌رسد که کوارک‌ها همیشه در درون مزون‌ها و باریون‌های قابل مشاهده قفل شده‌اند، پدیده‌ای که به عنوان محصور شدن شناخته می‌شود. در فواصل قابل مقایسه با قطر یک پروتون، برهمکنش قوی بین کوارک ها حدود 100 برابر بیشتر از برهمکنش الکترومغناطیسی است. با این حال، در فواصل کوچکتر، نیروی قوی بین کوارک ها ضعیف تر می شود و کوارک ها مانند ذرات مستقل رفتار می کنند، اثری که به عنوان آزادی مجانبی شناخته می شود.