Я понимаю, что остаточная сильная сила является результатом обмена пионами. Но я не понимаю, как этот обмен приводит к силе, удерживающей ядра вместе! Можно ли ответить на этот запрос?
Он не "результат", он моделирует сильную силу
Это короткодействующее нуклон-нуклонное взаимодействие можно рассматривать как остаточную цветовую силу, распространяющуюся за границы протона или нейтрона. Это сильное взаимодействие было смоделировано Юкавой как включающее обмен пионами, и действительно расчет расстояния между пионами помог нам развить наше понимание сильного взаимодействия.
Как только квантовая электродинамика представила картину электромагнитной силы как процесса обмена фотонами, естественным стал вопрос, являются ли другие силы также обменными силами. В 1935 году Хидэки Юкава пришел к выводу, что электромагнитная сила имеет бесконечный радиус действия, поскольку обменная частица не имеет массы. Он предположил, что сильное взаимодействие ближнего действия возникает в результате обмена массивной частицей, которую он назвал мезоном. Заметив, что эффективный диапазон ядерной силы был порядка ферми, можно было предсказать массу обменной частицы, используя принцип неопределенности. Предсказанная масса частицы была около 100 МэВ. Это не привлекло немедленного внимания, поскольку никто не знал частицы, которая соответствовала бы этому описанию.
.....
В 1947 году Латтес, Мюрхед, Оккиалини и Пауэлл провели высотный эксперимент, запустив фотоэмульсию на высоту 3000 метров. Эти эмульсии выявили пион, который удовлетворял всем требованиям частицы Юкавы.
Теперь мы знаем, что пион — это мезон, составная частица, и в настоящее время считается, что сильное взаимодействие — это взаимодействие между кварками, но теория Юкавы стимулировала значительный прогресс в понимании сильного взаимодействия.
Таким образом, модель следовала успешным электромагнитным моделям и предполагала, что пион является переносчиком сильного взаимодействия, и это было подтверждено.
Решетчатая КХД — это инструмент для изучения сильных взаимодействий, и совсем недавно это было сделано для обменов Юкавы:
Однако из-за высокой сложности динамики, управляющей кварками, квантовой хромодинамики (КХД) было чрезвычайно трудно изучить происхождение сильного ядерного взаимодействия из КХД.
Совсем недавно доктору Н. Исии (Университет Цукубы), доктору С. Аоки (Университет Цукубы) и доктору Т. Хацуда (Токийский университет) впервые удалось раскрыть природу ядерных сил на основе калибровочной теории решетки, первоначально сформулированной доктором К. Уилсоном (лауреатом Нобелевской премии по физике, 1982 г.). Проведя масштабное численное моделирование с использованием суперкомпьютера IBM «BlueGene/L» в Исследовательской организации по ускорителям высоких энергий (KEK) в Японии, они смогли доказать не только правильность мезонной теории Юкавы из КХД, но и существование ядра с сильным отталкиванием. ядерной силы на коротком расстоянии
Диаграмму фейнмана, описывающую нуклонное рассеяние нуклонов с использованием потенциала Юкавы, см. здесь .
Как обмен пионами приводит к сильному взаимодействию?
Точно так же, как при расчете диаграмм Фейнмана для электромагнитных обменов появляется кулоновская сила, расчет диаграмм Фейнмана для пионного обмена дает сильное ядерное взаимодействие.
Сила есть dp/dt, изменение импульса, диаграммы Фейнмана организуют эту передачу импульса от начальных частиц к конечным, и это после интегрирования подразумеваемых интегралов приводит к силе, испытываемой при взаимодействии.
PM 2Кольцо
Берт Барруа