मजबूत बल भौतिकी

मजबूत बल, प्रकृति की एक मूलभूत बातचीत जो पदार्थ के उप-परमाणु कणों के बीच कार्य करती है। मजबूत बल गुच्छों में एक साथ क्वार्कों को बांधता है जिससे प्रोटॉन और न्यूट्रॉन जैसे अधिक-परिचित उप-परमाणु कण बनते हैं। यह परमाणु नाभिक को भी एक साथ रखता है और क्वार्क वाले सभी कणों के बीच परस्पर क्रिया को नियंत्रित करता है।

उपपरमाण्विक कण: मजबूत बल

यद्यपि उपयुक्त रूप से मजबूत बल का नाम सभी मूलभूत अंतःक्रियाओं में सबसे मजबूत होता है, लेकिन यह कमजोर बल की तरह छोटा होता है और

।

मजबूत बल रंग के रूप में जानी जाने वाली संपत्ति में उत्पन्न होता है। यह गुण, जिसका शब्द के दृश्य अर्थ में रंग के साथ कोई संबंध नहीं है, कुछ हद तक विद्युत आवेश के अनुरूप है। जिस प्रकार विद्युत आवेश विद्युत चुम्बकत्व या विद्युत चुम्बकीय बल का स्रोत है, उसी प्रकार रंग बल का स्रोत है। रंग के बिना कण, जैसे कि इलेक्ट्रॉन और अन्य लेप्टान, मजबूत बल "महसूस" नहीं करते हैं; रंग के साथ कण, मुख्य रूप से क्वार्क, मजबूत बल "महसूस" करते हैं। क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स, क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत जो मजबूत इंटरैक्शन का वर्णन करता है, रंग की इस केंद्रीय संपत्ति से अपना नाम लेता है।

प्रोटॉन और न्यूट्रॉन, बैरियोन के उदाहरण हैं, कणों का एक वर्ग जिसमें तीन क्वार्क होते हैं, जिनमें से प्रत्येक रंग के तीन संभावित मूल्यों (लाल, नीला और हरा) में से एक होता है। क्वार्क मेस्कॉन बनाने के लिए एंटिकार्क्स (उनके एंटीपार्टिकल्स, जिनके विपरीत रंग होते हैं) के साथ संयोजन भी कर सकते हैं, जैसे कि पी मेसन और के मेसन। बैरियन्स और मेसंस सभी में शून्य का शुद्ध रंग होता है, और ऐसा लगता है कि मजबूत बल केवल शून्य रंग के साथ संयोजन की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, उच्च-ऊर्जा कण टकरावों में व्यक्तिगत क्वार्क को खटखटाने का प्रयास, जिसके परिणामस्वरूप केवल नए "बेरंग" कण, मुख्य रूप से मेसन का निर्माण होता है।

मजबूत बातचीत में क्वार्क ग्लून्स का आदान-प्रदान करते हैं, मजबूत बल के वाहक। ग्लून्स, जैसे फोटॉन (इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फोर्स के मैसेंजर कण), आंतरिक स्पिन की एक पूरी इकाई के साथ द्रव्यमान रहित कण होते हैं। हालांकि, फोटॉन के विपरीत, जो विद्युत रूप से चार्ज नहीं होते हैं और इसलिए विद्युत चुम्बकीय बल महसूस नहीं करते हैं, ग्लून्स रंग ले जाते हैं, जिसका अर्थ है कि वे मजबूत बल महसूस करते हैं और आपस में बातचीत कर सकते हैं। इस अंतर का एक परिणाम यह है कि, इसकी छोटी सीमा (लगभग 10, ¹⁵ मीटर, लगभग एक प्रोटॉन या एक न्यूट्रॉन का व्यास) के भीतर, मजबूत बल अन्य बलों के विपरीत, दूरी के साथ मजबूत होता प्रतीत होता है।

जैसे ही दो क्वार्कों के बीच की दूरी बढ़ती है, उनके बीच बल बढ़ता है, क्योंकि तनाव लोचदार के एक टुकड़े में होता है, क्योंकि इसके दो छोर अलग-अलग खींचे जाते हैं। अंततः लोचदार टूट जाएगा, दो टुकड़ों की उपज। क्वार्क के साथ भी कुछ ऐसा ही होता है, क्योंकि पर्याप्त ऊर्जा के साथ यह एक क्वार्क नहीं है बल्कि क्वार्क-एंटीकार्क जोड़ी है जो एक क्लस्टर से "खींची" जाती है। इस प्रकार, क्वार्क्स हमेशा अवलोकनीय मेसन्स और बैरियनों के अंदर बंद होते दिखाई देते हैं, एक घटना जिसे कारावास के रूप में जाना जाता है। एक प्रोटॉन के व्यास की तुलना में दूरी पर, क्वार्क के बीच की मजबूत बातचीत विद्युत चुम्बकीय बातचीत से लगभग 100 गुना अधिक है। छोटी दूरी पर, हालांकि, क्वार्कों के बीच मजबूत बल कमजोर हो जाता है, और क्वार्क स्वतंत्र कणों की तरह व्यवहार करना शुरू कर देते हैं, एक प्रभाव जिसे स्पर्शोन्मुख स्वतंत्रता कहा जाता है।