Tugev vastastikmõju

Tugev vastastikmõju (ehk tugev tuumajõud) on üks neljast fundamentaalsest jõust. Teised on elektromagnetism, nõrk vastastikmõju ja gravitatsioon. Neid nimetatakse fundamentaaljõududeks, sest neid ei saa muuta lihtsamaks.

Tugev tuumajõud hoiab enamikku tavalist ainet koos. Hoolimata sellest, et see on kõige võimsam fundamentaaljõud, mis on 1038 korda (1, millele järgneb 38 nulli) tugevam kui gravitatsioon, toimib tugev vastastikmõju ainult mõne femtomeetri (fm) kaugusel. See on umbes ^10-15 (0,000000000000001) meetrit.

Teadlased jagavad selle sageli kaheks: värvijõud ja tuumajõud. Värvijõud hoiab 0,8 fm ja vähem kaugustel koos subatomaarsed osakesed, nagu prootonid ja neutronid. 1 kuni 3 fm kaugusel seob tuumajõud subatomaarsed osakesed aatomituumadeks.

Tugevat vastastikmõju arvatakse sageli kontrollivat gluoonid, mis "liimivad" kvarke kokku tugeva jõu abil. Gluoneid saab vahetada (liigutada) kvarkide, antikvarkide ja teiste gluoonide vahel. Kõigi nende osakeste kohta öeldakse, et neil on "värvilaeng", mis on elementaarosakestel nagu elektrilaeng. Värvilaenguga osakesed vahetavad gluoneid, nagu elektrilaenguga osakesed vahetavad footoneid.

Kvantkromodünaamika (QCD) teoorias on tugev jõud kvarkide ja gluoonide vaheline vastastikmõju. Kvantkromodünaamika on teooria, mis seletab erinevaid värve [tsitaat]. Tugev jõud on põhijõud, mida kontrollivad gluoonid, mõjutades kvarkide, antikvarkide ja gluoonide endi poolt.

Tugev jõud mõjutab otseselt ainult kvarke. Hadronite vahel tuntakse tugevat jõudu kui tuumajõudu. Tugev jõud on põhjus, miks me ei näe vabu kvarkke, s.t. kvarkke, mis on iseenesest. Seda sündmust nimetatakse värvuspiiranguks, teooria, mis ütleb, et näha saab ainult hadroneid.

Värv tugev jõud

Värviline tugev jõud on tuumajõud, mis toimib kolme kvarki vahel, millest prooton või neutron koosneb. Seda nimetatakse värviliseks tugevaks jõuks, sest sarnaselt elektromagnetilisele jõule on ka tugeval jõul laengud. Peamine erinevus seisneb selles, et elektromagnetilisel jõul on ainult üks laeng (magnetlaengud on lihtsalt aeglaselt liikuvad elektrilaengud) ja tugeval jõul on kolm laengut. Need kolm laengutüüpi on nimetatud värvide järgi: punane, sinine ja roheline. Neil on ka antivärvid: antipunane, antisinine ja antiroheline. Sarnaselt elektromagnetilisele jõule tõmbavad vastandlikud värvid ligi ja samad värvid tõrjuvad. Mõned värvilaenguga osakesed on kvarkid ja antikvarkid. Kvarkide tüüp ei ole üldse seotud selle kvarki värvilaenguga. Kvarkid on ühed kõige väiksemad praegu teadaolevad osakesed; nad ei võta ruumi, sest nad on punktid, ja on ainsad osakesed, mida me ei ole veel suutnud teistest osakestest lahutada. See on tegelikult tingitud sellest, et osakeste vahelise tugeva jõu olemus on selline, et see muutub seda tugevamaks, mida kaugemal osakesi on. Tugeva jõu kandjat nimetatakse gluooniks. Gluoonidel on ka värvilaeng. Nii kvarkidel kui ka gluoonidel on omadusi, mis teevad nad teistest osakestest ainulaadseks.

Kolm kvarkvärvi (punane, roheline, sinine). Nad kombineeruvad, et olla valge ehk värvitu

Kolm kvarkide antivärvi (antipunane, antiroheline, antisinine). Nad kombineeruvad ka värvituks; must juhul, kui viidatakse füüsilisele ainele või pigmentidele.

Tugev jõud liigub prootoni ja neutroni vahel gluoonide kaudu

Tuumavõime

Tuumavõime ehk ülejäänud (jääk)tugev jõud on tugev jõud, mis toimib hadronite (kahest või kolmest kvarkist koosnevad osakesed, nt prootonid ja neutronid) vahel. See on see, mis hoiab aatomi tuuma koos.

Seotud leheküljed

Osakeste füüsika
Isotoop
Tuumafüüsika

Küsimused ja vastused

K: Millised on neli fundamentaalset jõudu füüsikas?

V: Neli fundamentaalset jõudu füüsikas on elektromagnetism, nõrk vastastikmõju, gravitatsioon ja tugev tuumajõud.

K: Mille poolest erineb tugev tuumajõud teistest fundamentaaljõududest?

V: Tugev tuumajõud on palju tugevam kui gravitatsioon (1038 korda tugevam), kuid see toimib ainult väga lühikestel, mõne femtomeetri (fm) pikkustel vahemaadel. See hoiab koos subatomaarsed osakesed, nagu neutronid ja prootonid, ning hoiab koos ka aatomituuma.

K: Mis on kvantkromodünaamika?

V: Kvantkromodünaamika (QCD) on teooria, mis seletab erinevaid värve. See ütleb, et tugev jõud toimib kvarkide ja glüoonide vahel.

K: Kuidas toimib värvuse piiramine?

V: Värviline piiratus tekib siis, kui kvarkide eraldamiseks oleks vaja nii palju energiat, et selle asemel tekiksid uued hadronid. Seda nähtust võib täheldada osakeste kiirendites.

K: Millised osakesed kannavad värvilaengut?

V: Kvargid, antikvargid ja gluoonid kannavad kõik värvilaengut, mis on sarnane elektrilaenguga.

K: Kuidas värvilaenguga osakesed omavahel suhtlevad?

V: Värvilaenguga osakesed vahetavad omavahel gluoneid, nagu elektrilaenguga osakesed vahetavad omavahel footoneid.

K: Mis juhtub, kui kaks hadronit, mis koosnevad kvarkidest, omavahel suhelda?

V: Kui kaks hadronit, mis koosnevad kvarkidest, suhtlevad omavahel, siis tuntakse seda tugeva jõu mõju kui tuumajõudu (mis ei ole fundamentaalne).