ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΟΜΑΔΑ |
INTERNATIONAL PARTICLE PHYSICS |
...πίσω στον κατάλογο των άρθρων
Κβαντική Χρωμοδυναμική
(Quantum Chromodynamics - QCD)
Η αλληλεπίδραση η οποία ευθύνεται για
τον σχηματισμό των πρωτονίων και των νετρονίων, συγκρατώντας τα κουάρκ, είναι
η Κβαντική Χρωμοδυναμική (ΚΧΔ). Η ισχυρή αλληλεπίδραση
είναι η έκφανση της ΚΧΔ στο επίπεδο των πρωτονίων και νετρονίων.
Στα πλαίσια της κβαντικής θεωρίας πεδίου, κάθε αλληλεπίδραση ισοδυναμεί με ανταλλαγή σωματιδίου-φορέα ο οποίος ακριβώς διαδίδει την αλληλεπίδραση. Τα σωματίδια-φορείς, τα υπεύθυνα για την ΚΧΔ, είναι τα γκλουόνια (gluons). Το μαθηματικό υπόβαθρο της ΚΧΔ προβλέπει ότι:
1. Κάθε είδος (άνω-u , κάτω-d , παράξενο-s κλπ) κουάρκ παρουσιάζεται σε 3 διαφορετικές μορφές ("χρώματα"): κόκκινο, πράσινο, μπλε. Τα αντικουάρκ έχουν το αντίθετο χρώμα: γαλάζιο (αντι-κόκκινο), μωβ (αντι-πράσινο) και κίτρινο (αντι-μπλέ). Φυσικά τα ονόματα αυτά δεν έχουν καμιά σχέση με πραγματικά χρώματα. Απλά, η επίκληση των ονομάτων αυτών βοηθά στην κατανόηση της λειτουργίας της μαθηματικής ομάδας SU(3), η οποία περιγράφει την ΚΧΔ. |
2. Χρειάζονται 8 ειδών γκλουόνια για τη σωστή περιγραφή της ΚΧΔ. Τα έξι από αυτά φτιάχνονται από ένα χρώμα και ένα αντι-χρώμα (όχι όμως του αντίστοιχου χρώματος). Τα άλλα δύο φτιάχνονται με κατάλληλους συνδυασμούς όλων των χρωμάτων και αντι-χρωμάτων, τους οποίους ορίζει επακριβώς το μαθηματικό υπόβαθρο. |
3. Η ανταλλαγή των γκλουονίων αλλάζει το "χρώμα" των κουάρκ, αλλά όχι το είδος τους (άνω-u , κάτω-d, παράξενο-s κλπ). Δοκίμασε τα "κουμπιά" στο κάτω μέρος της εικόνας. |
4. Σε κάθε αδρόνιο, δηλαδή σωματίδιο το οποίο αποτελείται από κουάρκ και παρατηρείται ελεύθερο στη φύση (για παράδειγμα πρωτόνιο, νετρόνιο, σωματίδιο π, σωματίδιο Λ κλπ), ο συνδυασμός των "χρωμάτων" των κουάρκ είναι τέτοιος ώστε το αδρόνιο να εμφανίζεται "άχρωμο". Τον κατάλληλο συνδυασμό των "χρωμάτων" υποδεικνύει και πάλι το μαθηματικό υπόβαθρο της ΚΧΔ. |
5. Ελεύθερα κουάρκ δεν παρατηρούνται. Αν σ' ένα ζευγάρι κουάρκ που σχηματίζει ένα αδρόνιο (για παράδειγμα το σωματίδιο π που συγκροτείται από ζευγάρια χρώμα - αντιχρώμα) προσπαθήσουμε να απομακρύνουμε το ένα κουάρκ από το άλλο, η ενέργεια που απαιτείται είναι τόσο μεγάλη ώστε η αρχική αλυσίδα των γκλουονίων (η οποία τα συγκρατεί) σπάει, γεννώντας δυο νέα κουάρκ τα οποία ξανασχηματίζουν αδρόνια. |
1999
Ν.Δ. Τράκας, Αναπλ. Καθηγητής Ε.Μ.Π., email: ntrac[at]central.ntua.gr