Что такое сильная ядерная сила?

Сильная ядерная сила, также известная как сильное взаимодействие, является самой сильной силой во вселенной, которая в 10 ³⁸ раз сильнее гравитации и в 100 раз сильнее электромагнитной силы. Единственный улов заключается в том, что он действует только в масштабах длины атомного ядра, быстро опускаясь на более длинные расстояния.

Сильная ядерная сила - это то, что высвобождается во время ядерных реакций, того типа, который происходит на Солнце, атомных электростанциях и ядерных бомбах. Сильная сила описывается законами квантовой хромодинамики, частью Стандартной модели физики элементарных частиц, которая была разработана в 1970-х годах. Нобелевская премия по физике 2004 года была присуждена Дэвиду Политцеру, Фрэнку Вильчеку и Дэвиду Гроссу.

Сильная сила на самом деле возникает не непосредственно между протонами и нейтронами в ядре, а в меньших кварках, составляющих их. Сила опосредована фундаментальными частицами, называемыми глюонами, названными так, как они склеивают кварки. Каждый протон или нейтрон состоит из трех кварков. Межнуклонная сила, которая удерживает ядро ​​вместе, известна как ядерная сила или остаточная сильная сила, потому что это только эффект второго порядка истинной сильной силы, удерживающей вместе составляющие их кварки.

Сильная сила обладает свойством, называемым асимптотической свободой, то есть, когда кварки сближаются, сила уменьшается, асимптотически приближаясь к нулю. И наоборот, когда кварки расходятся, сила становится сильнее. Неспособность найти свободные кварки была принята как означающая, что никакие явления во вселенной, кроме, возможно, черных дыр, не способны разорвать кварки друг от друга.

Теории сильной силы возникли из наблюдений в 1950-х годах, когда в пузырьковых камерах наблюдалось множество различных фундаментальных частиц, называемых "частиц зоопарка". Этот спектр частиц требует объяснения их свойств, основанных на изящной теории их основных компонентов. Теория квантовой электродинамики (КЭД) предоставила наиболее точную количественную научную теорию. Тем не менее, это общеизвестный факт, что КЭД не является полным, так как он не совместим с современной лучшей теорией гравитации, общей теории относительности. Физики продолжают искать математическое объединение КЭД и общей теории относительности.

Предполагается, что могут существовать звезды-кварки, варианты нейтронных звезд чрезвычайно высокой плотности с таким гравитационным давлением, что отдельные нейтроны не могут быть выделены, и все кварки объединяются в нечто, напоминающее один гигантский нейтрон, удерживаемый вместе исключительно сильной силой и сила тяжести. Однако существование кварковых звезд еще предстоит окончательно подтвердить.