Взаимодействие нуклонов в ядре: пионы или напрямую кварки?

[nevezhda]

Во многих учебниках общей физики описана теория сильного (ядерного) взаимодействия Юкавы. Юкава выдвинул идею, что соседние нуклоны в ядре обмениваются пи-мезонами, и это удерживает нуклоны вместе в ядре.

Несколькими параграфами позже в тех же учебниках пишут, что Хан и Намбу выдвинули идею, что переносчиками сильного взаимодействия являются глюоны. Что при этом стало с теорией Юкавы, ни один из просмотренных мною учебников не пишет, либо пишет уклончиво и двусмысленно.

У меня вопрос к тем, кто действительно "в теме" (и к тем, кто лично знает учебник или другой авторитетный источник, в котором это чётко сказано):
Какая из моих догадок верна?
1) Глюоны связывают лишь кварки внутри одного и того же ядра. Связь между нуклонами обеспечивают пи-мезоны.
2) Некоторые глюоны переходят к "чужим" кваркам, но почти всё взаимодействие между нуклонами обеспечивают пи-мезоны.
3) Вклады глюонов и пи-мезонов в притяжение нуклонов друг к другу сравнимы.
4) Основной вклад в межнуклонное взаимодействие вносит прямой обмен глюонами между кварками разных нуклонов. Пионы вносят вклад, но незначительный.
5) Нуклоны удерживаются вместе в ядре только за счёт прямого обмена глюонами. Юкава полностью ошибался.
Какая из этих догадок верна?

[arseniiv]

Когда верна 4, получается не ядро с отдельными нуклонами, а кварк-глюонная плазма.

nevezhda в сообщении #1129665 писал(а):

Юкава полностью ошибался.

Исторически невозможно, потому что теория, которая работала одно время, не может перестать работать после. КХД во всей своей красе просто точнее, но она и сложнее в расчётах для тех же ситуаций. Не принято же говорить «Ньютон ошибался», когда в повседневной практике ньютоновской теории гравитации обычно достаточно. Эта теория хороша, пока мы не начинаем рассматривать массы космических масштабов. Нерелятивистскую механику, геометрическую оптику и т. п. тоже не зовут ошибками.

[nevezhda]

Итак, варианты "4" и "5" отпали.
А какой вариант верен из оставшихся трёх (для случая ядер обычных земных атомов)?

[Munin]

nevezhda в сообщении #1129665 писал(а):

Какая из моих догадок верна?
1) Глюоны связывают лишь кварки внутри одного и того же ядра. Связь между нуклонами обеспечивают пи-мезоны.

Почти верно. Глюоны связывают лишь кварки внутри одного и того же нуклона. Скорей всего, это простая оговорка.

Сегодня слово "сильное взаимодействие" по историческим причинам обозначает две разные вещи:
- фундаментальное взаимодействие между кварками внутри адронов; переносчик - глюон; ещё его можно назвать "цветовым" или "цветным" взаимодействием;
- взаимодействие между нуклонами в ядре; оно не фундаментально, а возникает на более высоком уровне как результат сложных процессов; переносчик - прежде всего, пи-мезон (пион); его ещё называют "сильным ядерным" или просто "ядерным" взаимодействием, или "межнуклонным".

Поэтому, теории Юкавы и Хана-Намбу - это просто две разные теории двух разных явлений.

-- 07.06.2016 12:04:43 --

Как притягиваются между собой нуклоны в ядре? Нуклон - это компашка кварков. Другой нуклон - это другая компашка кварков. Она находится очень далеко. Послать туда глюон или кварк - не дотягивается. Поэтому, компашка кварков снаряжает экспедицию. Она создаёт "под-компашку", которая и идёт плотной группой. По законам сохранения, эта "под-компашка" обычно имеет состав $q\bar{q},$ и поэтому для нас выглядит мезоном. Такая "операция отправки делегации" для нас издалека выглядит как испускание одной частицей другой частицы: например, барионом - мезона (при этом остаётся ещё один барион). И потом "делегацию принимают" (и поглощают), то есть, другой барион (а иногда и тот же самый) поглощает мезон. Получается, что на крупном масштабе, два бариона обмениваются частицей-переносчиком - мезоном. На самом деле, это частный случай, потому что реакций барионов и мезонов может быть очень много разных; но именно этот случай наиболее частый, потому что все остальные требуют большей энергии, и происходят с меньшей вероятностью.

То есть, по сути, на "нуклонном этаже" теория Юкавы прекрасно работает. К ней привнесли только несколько поправок: зависимости от спина и изоспина, малые вклады от других мезонов и от двухпионного обмена, и прочее. И даже эти поправки не особо-то хороши. Дело в том, что теория требует расчётов в режиме сильной связи, что приводит к расходящимся рядам. То есть, качественно понять, что происходит, мы ещё можем, а количественно - вынуждены удовлетворяться согласием на уровне десятков процентов. (И это ещё очень хорошо.)

Чтобы не сосать  лапу  учебники общей физики, подкину пару книжек поуглублённей:
Хелзен, Мартин. Кварки и лептоны. Это про глюоны и кварки, и внутриадронный уровень.
Эриксон, Вайзе. Пионы и ядра. Это про межнуклонные взаимодействия.

[dima90]

Еще есть книжка от самого Намбу, "Кварки".

[Munin]

Ну книжек-то много. Тут вопрос в том, что бы подобрать.

[nevezhda]

Большое спасибо.