Прыклад узаемадзеяння кваркаў унутры нейтрона цераз абмен глюонамі. Глюоны прадстаўлены як маленькія кружочкі з колерам у цэнтры і антыколерам па краю.

Моцнае ядзернае ўзаемадзеянне (каляровае ўзаемадзеянне, ядзернае ўзаемадзеянне) — адно з чатырох фундаментальных узаемадзеянняў у фізіцы. Моцнае ўзаемадзеянне дзейнічае ў маштабах атамных ядраў і меней, адказваючы за прыцягненне паміж нуклонамі ў ядрах і паміж кваркамі ў адронах.

У моцным узаемадзеянні ўдзельнічаюць кваркі і глюоны, а таксама састаўленыя з іх элементарныя часціцы, якія называюцца адронамі.

Піон-нуклоннае ўзаемадзеяннеПравіць

Неабходнасць увядзення паняцця моцных узаемадзеянняў узнікла ў 1930-х гадах, калі стала зразумела, што ні з’ява гравітацыйнага, ні з’ява электрамагнітнага ўзаемадзеяння не могуць растлумачыць, што звязвае нуклоны ў ядрах. У 1935 годзе японскі фізік Хідэкі Юкава пабудаваў першую колькасную тэорыю ўзаемадзеяння нуклонаў, якое адбываецца праз абмен новымі часціцамі, якія цяпер вядомыя як пі-мезоны (ці піоны). Піоны былі пазней выяўлены экперыментальна ў 1947 годзе.

У гэтай піон-нуклоннай тэорыі прыцягненне ці адштурхванне двух нуклонаў апісвалася як выпусканне піона адным нуклонам і наступнае яго паглынанне другім нуклонам (па аналогіі з электрамагнітным узаемадзеяннем, якое апісваецца як абмен віртуальным фатонам). Гэта тэорыя паспяхова апісала цэлае кола з’яў у нуклон-нуклонных сутыкненнях і звязаных станах, а таксама ў сутыкненнях піонаў з нуклонамі. Лікавы каэфіцыент, які вызначае «эфектыўнасць» выпускання піона, аказаўся вельмі вялікім (у параўнанні з аналагічным каэфіцыентам поля электрамагнітнага ўзаемадзеяння), што і вызначае «сілу» моцнага ўзаемадзеяння.

Фенаменалогія моцных узаемадзеянняў адронаўПравіць

У 1950-я гады была адкрыта велізарная колькасць новых элементарных часціц, большасць з якіх валодала вельмі малым часам жыцця[ru]. Усе гэтыя часціцы былі моцна ўзаемадзейнымі: сячэнне іх рассеяння адна на адной былі парадку сячэнняў узаемадзеяння нуклонаў і піонаў, і прыкметна перавышалі сячэнні ўзаемадзеяння з электронамі.

Сярод гэтых адронаў былі як мезоны[1], так і барыёны. Яны валодалі рознымі спінамі і зарадамі; у іх размеркаванні па масах і ў пераважных каналах распаду прагледжваліся некаторая рэгулярнасць, аднак адкуль яна бралася — не было вядома.

Па аналогіі з піон-нуклонным рассеяннем была пабудавана мадэль моцных узаемадзеянняў гэтых адронаў, у якой кожнаму тыпу ўзаемадзеяння, кожнаму тыпу распаду адпавядала некаторая свая канстанта ўзаемадзеяння. Акрамя таго, некаторыя з назіраных залежнасцей не ўдавалася растлумачыць, і яны проста пастуліраваліся ў выглядзе «правілаў гульні», якім падпарадкоўваюцца адроны (правіла Цвейга[en], захаванне ізаспіна і G-цотнасці[ru], і г.д.). Нягледзячы на тое, што ў цэлым гэта апісанне працавала, яно, безумоўна, было нездавальняюча з пункту гледжання тэорыі: занадта многа чаго даводзілася пастуліраваць, вялікая колькасць свабодных параметраў уводзілася зусім адвольна і без усякай структуры.

У сярэдзіне 1960-х гадоў была выяўлена SU(3) сіметрыя ўласцівасцей адронаў, і было зразумета, што прынцыповых ступеней свабоды пры «канструяванні» адронаў зусім не так шмат. Гэтыя ступені свабоды атрымалі назву кваркаў. Эксперыменты, праведзеныя праз некалькі гадоў, прадэманстравалі, што кваркі — не проста абстрактныя ступені свабоды адрона, а рэальныя часціцы, якія складаюць адрон і нясуць яго імпульс, зарад, спін і г.д. Адзіная праблема заключалася ў тым, як апісаць той факт, што кваркі не могуць вылецець з адронаў[ru] ні ў якіх рэакцыях.

Тым не менш, нават у адсутнасць тэарэтычна абгрунтаванай дынамічнай карціны ўзаемадзеяння кваркаў, ужо той факт, што адроны — састаўныя часціцы, дазволіў растлумачыць многія з чыста эмпірычных уласцівасцей адронаў.

Моцныя ўзаемадзеянні ў высокаэнергетычных рэакцыяхПравіць

Маецца цэлы рад высокаэнергетычных працэсаў сутыкнення адронаў, у якіх адсутнічае жорсткі маштаб, з-за чаго вылічэнні па тэорыі ўзбурэнняў[ru] у рамках КХД перастаюць быць надзейнымі. Сярод такіх рэакцый — поўныя сячэнні сутыкнення адронаў, пругкае рассеянне адронаў на невялікія вуглы, дыфракцыйныя працэсы. З пункту гледжання кінематыкі, у такіх рэакцыях даволі вялікай з’яўляецца толькі поўная энергія часціц, якія сутыкаюцца, у іх сістэме спакою, але не перададзены імпульс.

Пачынаючы з 1960-х гадоў, асноўныя ўласцівасці такіх рэакцый паспяхова апісваюцца фенаменалагічным падыходам, заснаваным на тэорыі Рэджэ[ru]. У рамках гэтай тэорыі, высокаэнергетычнае рассеянне адронаў адбываецца за кошт абмену некаторымі састаўнымі аб’ектамі — рэджэонамі[ru]. Найбольш важным рэджэонам ў гэтай тэорыі з’яўляецца памерон[ru] — адзіны рэджэон, уклад якога ў сячэнне рассеяння не памяншаецца з энергіяй.

У 1970-х гадах аказалася, што многія ўласцівасці рэджэонаў можна вывесці і з квантавай хромадынамікі. Адпаведны падыход у КХД называецца падыходам БаліцкагаФадзіна[ru]Кураева[ru]Ліпатава[ru] (БФКЛ).

Гл. таксамаПравіць

ЗноскіПравіць

  1. Бете Г., Гофман Ф. Мезоны и поля. Т. 2. — М.: ИЛ, 1957.

ЛітаратураПравіць