Адкрыць галоўнае меню

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 складзеныя з іх элементарныя часціцы, якія называюцца адронамі.

МезонМезонБарыёнНуклонКваркЛептонЭлектронАдронАтамМалекулаФатонW- і Z-базоныГлюонГравітонЭлектрамагнітнае ўзаемадзеяннеСлабае ўзаемадзеяннеМоцнае ўзаемадзеяннеГравітацыяКвантавая электрадынамікаКвантавая хромадынамікаКвантавая гравітацыяЭлектраслабае ўзаемадзеяннеТэорыя Вялікага аб’яднанняТэорыя ўсягоЭлементарная часціцаРэчываБазон Хігса
Кароткі агляд розных сямействаў элементарных і састаўных часціц, і тэорыі, якія апісваюць іх узаемадзеянні. Ферміёны злева, базоны справа. (на пункты на карцінцы можна націскаць)

Піон-нуклоннае ўзаемадзеяннеПравіць

Неабходнасць увядзення паняцця моцных узаемадзеянняў узнікла ў 1930-х гг., 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 часцінкамі, якія цяпер вядомыя як пі-мезоны (ці піоны). Піоны былі пазней выяўленыя экперыментальна ў 1947 годзе.

У гэтай піон-нуклоннай тэорыі прыцягненне ці адштурхванне двух нуклонаў апісвалася як выпусканне піона адным нуклонам і наступнае яго паглынанне іншым 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. Колькасны 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 был адкрыт велізарны лік новых элементарных часціц, большасць з якіх валодалі вельмі малым часам жыцця. Усе гэтыя часціцы былі моцна узаемадзейнымі: сячэнне іх рассейвання адзін на адным былі парадку перасекаў ўзаемадзеяння нуклонаў і півонаў, і прыкметна перавышалі перасеку ўзаемадзеяння з электронамі.

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

Па аналогіі з піон-нуклонавым рассейваннем 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 залежнасцяў не ўдавалася растлумачыць, і яны проста пастулявалі ў выглядзе «правілаў гульні», якім падпарадкоўваюцца адроны (правіла Цвейга, захаванне ізаспина і G-чётности, і г.д.). Нягледзячы на тое, што ў цэлым гэта апісанне працавала, яно, безумоўна, было нездавальняюча з пункту гледжання тэорыі: занадта шмат што даводзілася пастуляваць, вялікая колькасць свабодных параметраў ўводзілася зусім адвольна і без усякай структуры.

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

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

Моцныя ўзаемадзеяння ў высокаэнергетычных рэакцыяхПравіць

Маецца цэлы шэраг высокаэнергетычных працэсаў сутыкнення адронаў, у якіх адсутнічае жорсткі маштаб, з-за чаго вылічэнні па тэорыі абурэнняў ў рамках КХД перастаюць быць надзейнымі. Сярод такіх рэакцый - поўныя перасеку сутыкнення адронаў, пругкае рассейванне адронаў на невялікія куты, дыфракцыйныя працэсы. З пункту гледжання кінематыкі, у такіх рэакцыях досыць вялікі з'яўляецца толькі поўная энергія часціц, якія сутыкаюцца, у іх сістэме спакою, але не перададзены імпульс.

Пачынаючы з 1960-х гадоў, Асноўныя ўласцівасці такіх Рэакцыя паспяхова апісваюцца фэнамэналягічную падыходзе, заснаваным на тэорыі Рэджы. У рамках гэтай тэорыі, высокаэнергетычныя рассейванне адронаў адбываецца за кошт абмену некаторымі складовымі аб'ектамі - рэджыонами. Найбольш важным рэджыонам ў гэтай тэорыі з'яўляецца памерон - адзіны рэджыон, уклад якога ў перасек рассейвання не змяншаецца з энергіяй.

У 1970-х гадах аказалася, што многія ўласцівасці рэджыонов можна вывесці і з квантавай хромадынамікі. Адпаведны падыход у КХД называецца падыходам Баліцкага - Фадзінай - Кураева - Липатова (БФКЛ).

Зноскі

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

ЛітаратураПравіць

  • H. Leutwyler "On the history of the strong interaction" (англ.) // Lectures given at the International School of Subnuclear Physics Erice. — 2012. — arXiv:1211.6777.

Гл. таксамаПравіць