ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΤΑΙΡΙΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΦΥΣΙΚΗΣ ΥΨΗΛΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΩΝ |
|
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. |
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. |
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. |
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. |