Кванты поля сильных взаимодействий

[limarodessa]

Всех приветствую

Подскажите, пожалуйста, - нуклоны в ядре удерживатся за счёт сильного взаимодействия переносчиком поля которого являются пи-мезоны (пионы) или я заблуждаюсь ? Как понимать ситуацию что квантами поля сильных взаимодействия также являются глюоны ? Мне, четсно говоря, представляется что глюоны не могут удерживать нуклоны в ядре - у глюонов другая миссия - они кванты поля при удержании кварков

[Утундрий]

Купите кота. И крутите ему яйца.

[fizeg]

Про кварки и глюоны как частицы существуют только в режиме слабой связи. Для КХД это происходит при очень больших энергиях. И наоборот при низких энергиях кварковые и глюонные поля взаимодействуют очень сильно. Настолько, что ни о каких частицах под названием кварки и глюоны просто говорить нельзя. Зато из них "лепятся" новые частицы, которые друг с другом взаимодействуют относительно слабо. Это адроны, т.е. барионы (протоны, нейтроны итд) и мезоны (пионы итд). Так что на низких энергиях нет кварков и глюонов, есть взаимодействующие друг с другом барионы и мезоны.

Сказать это легко, но переход от одной картины к другой крайне нетривиальный и не до конца проработанный. Значительная часть теоретиков в физике частиц занимается не всякими высокими материями, а именно попытками описания КХД на низких энергиях при сильной связи, чтобы получить описание в виде адронов. Перейти же к ядерной физике оказывается вообще на грани возможностей.

[Munin]

limarodessa в сообщении #925520 писал(а):

Подскажите, пожалуйста, - нуклоны в ядре удерживатся за счёт сильного взаимодействия переносчиком поля которого являются пи-мезоны (пионы) или я заблуждаюсь ? Как понимать ситуацию что квантами поля сильных взаимодействия также являются глюоны ?

Есть два "этажа" физики, которые традиционно называются сильным взаимодействием:
- между нуклонами, и вообще адронами, есть сильное ядерное взаимодействие;
- между кварками, в составе адрона, есть сильное цветовое взаимодействие.
Они между собой взаимосвязаны, но не очень напрямую.

Между нуклонами происходит обмен пионом: сначала один нуклон испускает пион: $N_1\to N_1'+\pi,$ а потом другой нуклон поглощает пион: $\pi+N_2\to N_2'.$ Мы этого пиона самого не замечаем, а замечаем только результат: два нуклона притягиваются или отталкиваются. Это ядерные силы.

Один акт испускания или поглощения пиона - такого же типа и такой же природы, как и любая реакция взаимопревращения адронов: $a_1+a_2+\ldots+a_k\to a_{k+1}+a_{k+2}+\ldots+a_n.$ Обычно рассматриваются реакции с одной частицей в исходном состоянии (распад), или с двумя (двухчастичное столкновение), хотя теоретически возможны всевозможные комбинации. На выходе реакции может быть одна, две, или много частиц. Такая реакция называется сильным (адронным) взаимодействием в физике элементарных частиц.

А на микроуровне такая реакция устроена таким образом: несколько адронов - "мешочков с кварками" - сближаются, кварки в них как-то перераспределяются туда-сюда, и разлетаются обратно, в виде каких-то других "мешочков с кварками" - других адронов.

И возникает вопрос следующего уровня: а что удерживает кварки в адроне вместе (почему он ведёт себя как "мешочек с кварками"), и каким способом кварки группируются друг с другом. Этот вопрос решается квантовой хромодинамикой, где кварки обмениваются глюонами по аналогичной схеме промежуточной частицы - переносчика взаимодействия. Один кварк испускает глюон: $Q_1\to Q_1'+g,$ а потом другой кварк поглощает глюон: $g+Q_2\to Q_2'.$ Глюоны некоторое время "живут" внутри адрона и самостоятельно, и их можно "заметить", в реакциях достаточно быстрых.

Так что, и то и другое называется сильным взаимодействием, но если уточнять - это разные взаимодействия. Одно из них фундаментальное и на низком уровне, а другое производное и на высоком уровне, и соотносятся они между собой примерно так же, как кулоновские электрические взаимодействия на электронно-ядерном уровне, и химические связи и химические реакции молекул на атомно-молекулярном уровне.

-- 02.11.2014 23:12:47 --

fizeg в сообщении #925577 писал(а):

Про кварки и глюоны как частицы существуют только в режиме слабой связи.

Ну, есть ещё понятие "конституентный кварк".

fizeg в сообщении #925577 писал(а):

Зато из них "лепятся" новые частицы, которые друг с другом взаимодействуют относительно слабо.

Опять же, надо объяснять, что это значит. Константа связи и там и там порядка единицы.

fizeg в сообщении #925577 писал(а):

Перейти же к ядерной физике оказывается вообще на грани возможностей.

Вот на уровне адроны → ядерная физика, всё довольно проработано (нельзя сказать, что хорошо и до конца, но всё-таки). Получше, чем на уровне кварки → адроны.

[limarodessa]

Munin в сообщении #925628 писал(а):

А на микроуровне такая реакция устроена таким образом: несколько адронов - "мешочков с кварками" - сближаются, кварки в них как-то перераспределяются туда-сюда, и разлетаются обратно, в виде каких-то других "мешочков с кварками" - других адронов.

Не понял - а что - при столкновении (или "сближении") адронов, в частности, - нуклонов в ядре - может происходить "обмен" кварками между различными адронами ?

[Munin]

Не только может происходить, но чаще всего и происходит. Именно так и устроены адронные реакции. Кроме того, бывают рождения пар кварков, аннигиляции пар кварков - но это частный случай такой "перекомбинации", только в других направлениях по времени.

[limarodessa]

Опять не понял. Так ведь кварки как таковые ещё на ускорителях никем не наблюдались. Разве что наблюдались глюонные "струи"... или я что то не то говорю ? Я в том смысле что "обмен" кварками между адронами это как бы (не исключаю что я неправ) приобретение кварками самостоятельности... а как же конфаймент (кварковая тюрьма) ?

[Munin]

limarodessa в сообщении #925808 писал(а):

Так ведь кварки как таковые ещё на ускорителях никем не наблюдались.

Скажите, а вот когда вы видите вашу печёнку на рентгеновской фотографии, вы настаиваете, что она ещё "никем не наблюдалась"?

limarodessa в сообщении #925808 писал(а):

Я в том смысле что "обмен" кварками между адронами это как бы (не исключаю что я неправ) приобретение кварками самостоятельности...

Нет.

limarodessa в сообщении #925808 писал(а):

а как же конфаймент (кварковая тюрьма) ?

Во время обмена адроны сближаются на расстояние меньше расстояния конфайнмента. А в ядре нуклоны обмениваются пионами (пион - пакет из двух кварков). Пион к протону не конфайнится, потому что они оба бесцветные.