Может ли сильное взаимодействие быть отталкивающим?

Ответ, как вы можете видеть из комментариев, отличается, спрашиваете ли вы об остаточном сильном взаимодействии (ядерном взаимодействии) или о сильном взаимодействии между кварками внутри нейтронов и протонов.

1. остаточная сила

На этом сайте можно много прочитать о том, является ли ядерная сила притягательной на больших расстояниях и отталкивающей на коротких. Хотя, это сложнее.

Нуклон — это составной объект, состоящий из трех кварков. Нуклон нейтрален по цвету, поэтому в первом порядке мы ожидаем, что нуклон вообще не должен взаимодействовать с другим нуклоном. Фактически это приблизительно то, что мы видим, поскольку на больших расстояниях нуклон-нуклонное взаимодействие падает экспоненциально. Но сокращение не точное, и на малых расстояниях мы получаем взаимодействие. Это называется остаточным взаимодействием, и оно в точности аналогично остаточному взаимодействию между двумя электрически нейтральными атомами, которое представляет собой силу Ван-дер-Ваальса, часто моделируемую потенциалом Леннарда-Джонса.

Как природа ядерной силы меняется между притягивающей и отталкивающей в зависимости от расстояния?

Остаточная сильная сила описывается потенциалом NN. Это отличается от сильной силы, которая действует между кварками внутри нейтрона и протона, потому что остаточная сила передается более светлыми мезонами нейтрального цвета.

2. между кварками внутри нейтронов и протонов сильное взаимодействие

Сильное взаимодействие притягивает кварки (вопреки распространенному мнению, это не всегда верно в зависимости от типа кварков), но действует как струна, когда кварки сближаются, притяжение ослабевает. Это обусловлено асимптотической свободой.

Сильное взаимодействие сближает кварки, но оно также становится слабее по мере приближения кварков (то есть действует как пружина) в явлении, известном как «асимптотическая свобода». Таким образом, сильное взаимодействие сильно отличается от электромагнетизма, где сила становится сильнее, если заряды расположены ближе друг к другу. Таким образом, нет никаких оснований ожидать, что кварки, расположенные близко друг к другу, немедленно аннигилируют, поскольку на них просто не так уж много силы.

Что разделяет кварки (сильная сила притягивает, но что отталкивает, чтобы уравнять)

Вопреки распространенному мнению, сильное взаимодействие между кварками не всегда привлекательно.

Кварки разного цвета испытывают между собой силу притяжения; тогда как кварки одного цвета отталкиваются друг от друга.

https://www.sciencedirect.com/topics/земля-и-планетарные-науки/кварк

Я хочу обратиться к «отталкивающей» части цветовых взаимодействий и к тому, почему в литературе мало что обсуждается.

Как работает «отталкивание» для электромагнитных взаимодействий? два одинаковых заряда отталкиваются, чем ближе они находятся, и если бы точечные заряды перекрывались, существовало бы бесконечное отталкивание из-за$1/r{2}$поведение электрического поля. В математике квантового уровня с обменом фотонами это влияет на матричные элементы, которые обеспечивают соответствующее вероятностное поведение. Эти две структуры математически сливаются при пересечении микро и макро. Имейте в виду, что муфта, входящая в каждую диаграмму, составляет 1/137.

В КХД есть асимптотическая свобода и константа связи, равная 1, используемая при отображении диаграмм Фейнмана. Причина, по которой мало что известно об отталкивании для цветовой силы, заключается в а) асимптотической свободе. Чем меньше расстояние между двумя кварками, тем меньше сила (классическая аналогия с электромагнетизмом). б) потому что глюоны взаимодействуют друг с другом, а взаимодействия между кварками всегда будут иметь привлекательную составляющую из-за возможных обменов глюонами альтернативного цвета. Вместе с константой связи единицы это делает отталкивание практически силой, которая будет влиять на партонные функции только своим существованием, изменяя взаимодействия кварков, антикварков и глюонов в супе, которым , например, является протон .

В любом случае возмущенное изображение КХД является иллюстративным и бесполезным для расчетов, поскольку ряд не сходится. Поэтому для расчетов используется КХД на решетке .