Forța nucleară tare sau interacțiunea puternică este o forță fundamentală a naturii care afectează doar cuarcii, anticuarcii, și gluonii. Această forță este responsabilă de legarea cuarcilor împreună pentru a forma hadroni (inclusiv protoni si neutroni), iar efectele reziduale leagă, de asemenea, aceşti neutroni și protoni împreună în nucleul atomului.
În conformitate cu cromodinamica cuantică, fiecare quark poartă o sarcină de culoare, care vine în trei tipuri: „roșu”, „verde” și „albastru”. Acestea sunt doar nume și nu sunt legate de culorile obișnuite în niciun fel. Anticuarcii sunt fie „anti-roșu”, „anti-verde” sau „anti-albastru”. Atracția între o culoare și o anti-culoare este deosebit de puternică. Particulele pot exista numai în cazul în care culoarea lor totală este neutră, ceea ce înseamnă că ele pot fi compuse fie dintr-un cuarc roșu, verde și albastru (o astfel de particulă este numit un baryon; protonii și neutronii sunt astfel de exemple), sau dintr-un cuarc și un anti-cuarc având anti-culoarea corespunzătoare (o astfel de particulă este numită mezon).
Interacțiunea tare acționează între doi cuarci prin schimbul de particule numite gluoni. Există opt tipuri de gluoni, fiecare purtând o sarcină de culoare și o sarcină anti-culoare.
Întrucât perechile de cuarci interacționează, își schimbă în mod constant culoarea lor, dar în așa fel încât suma totală de culoare este conservată. Dacă, să zicem, un cuarc roșu este atras de un quarc verde în interiorul unui barion, un gluon care transportă culoare anti-verde și roșu este emis de cuarcul roșu și absorbit de cuarcul verde; ca urmare, primul cuarc se schimbă în verde și al doilea în roșu (sarcina totală de culoare rămâne verde+roșu). În cazul în care un cuarc albastru și un anticuarc anti-albastru interacționează în interiorul unui mezon, un gluon cu, de exemplu, anti-roșu și albastru, ar putea fi emis de cuarcul albastru și absorbit de cel anti-albastru; ca urmare cuarcul albastru devine roșu și anticuarcul anti-albastru se transformă anti-roșu (sarcina totală de culoare rămâne 0). Doi cuarci verzi se resping reciproc prin schimbul unui gluon cu culoare verde și anti-verde; quarcii rămâne verde.
Spre deosebire de alte forțe fundamentale, interacțiunea puternică acționează, de asemenea, asupra particule de schimb în sine, deoarece gluonii transportă sarcina de culoare. Acest lucru conduce la o gamă foarte limitată de interacțiuni tari (nu mult mai departe decât raza hadronului), chiar dacă gluonii nu au masă. Ea are, de asemenea, efectul ciudat că devine mai puternică cu cât distanța dintre cuarci creşte. Acest efect face ca cuarcii liberi să nu fie observaţi. Cu cât distanța dintre doi cuarci creşte, forța dintre ei crește. În cazul în care forța devine suficient de puternică, nu este suficientă energie pentru a crea noi cuarci. Acesta este motivul pentru care se văd doar cuarci în perechi sau tripleți, și nu individual. O similitudine este o bandă de cauciuc. Când banda de cauciuc este întinsă destul de mult, banda se rupe și se obţin două benzi de cauciuc noi. Similar cu cuarcii: dacă separaţi o pereche de quarci suficient de mult, doi noi cuarci se vor crea.
Fenomenul de a nu fi capabil să se separe cuarci, se numește confinare. Când cuarcii sunt mutaţi suficient d aproape, astfel încât nu mai interacționează prin interacțiunea tare, și devin „liberi” – aceasta se numeste libertate asimptotică. Alegoria cu banda de cauciuc este valabilă şi aici. Apropiaţi capetele benzii suficient de aproape una de alta, și ele nu se vor mai „simţi” reciproc.
(Foto: CERN)
Lasă un răspuns