Jaka nuklearna sila: Razlika između izmjena

sa hr wiki
m (fixing dead links)
(sa hr wiki)
[[datoteka:Helium atom QM.svg|mini|300px|desno|Prikaz [[atom]]a [[helij]]a s oblakom [[elektron]]a u nijansama sive. U [[atomska jezgra|atomskoj jezgri]] su dva [[proton]]a i dva [[neutron]]a prikazana crveno i plavo.]]
'''Jaka sila''' ili '''jaka interakcija''' danas podrazumeva međudelovanje [[kvark]]ova i [[gluon]]a kako je već obuhvaćeno [[kvantna hromodinamika|kvantnom hromodinamikom]]. Jaka sila je [[osnovna sila]] u kojoj su glavni prenosioci međudelovanja gluoni.
 
[[datoteka:Standard_Model_of_Elementary_Particles_hr.svg|mini|desno|300px|[[Standardni model]] [[Elementarna čestica|elementarnih čestica]], s [[baždarni bozoni|baždarnim]] i [[Higgsov bozon|Higgsovim bozonom]].]]
Mada jaka sila ''direktno'' deluje samo među elementarnim česticama, efekti sile se ispoljavaju između [[hadron]]a kao '''[[nuklearna sila]]'''. Elementarne čestice među kojima jaka sila deluje ne mogu se opaziti direktno kao što je pokazano u seriji bezuspešnih eksperimenata da se detektuje slobodni kvark. <!--This phenomenon is called [[Colour confinement|confinement]], a theory which allows only hadrons to be seen.-->
 
[[datoteka:Nuclear Force anim smaller.gif|mini|desno|300px|[[Animacija]] međudjelovanja jake nuklearne sile (ili [[Rezidualna jaka nuklearna sila|rezidualne jake nuklearne sile]]). Mali obojeni dvostruki diskovi su [[gluon]]i.]]
== Istorija ==
Pre 1970tih kada se još mislilo da su [[neutron]] i [[proton]] [[osnovne čestice]], izraz "jaka sila" korišćen da se opiše ono što se danas zove [[nuklearna sila]] ili '''rezidualna jaka sila'''. Jer u jezgru se osećaju rezidualni (zaostali) efekti jake sile, koji deluju na hadrone, dakle, [[barion]]e i [[mezon]]e. Postulirano je da neka nova sila mora do postoji da bi se savladalo elektrostatičko odbijanje protona u [[atomsko jezgro|jezgru]], i zbog njene izvanredne jačine (na malim rastojanjima) nazvana je "jaka sila". Nakon otkrića kvarkova, naučnici su shvatili da sila zapravo deluje među kvarkovima i gluonima koji ulaze u sastav protona a ne među protonima. Neko vreme nakon toga prvobitna sila (među protonima) nazivana je '''rezidualnom jakom silom''' a "nova" jaka interakcija je nazvana '''boja silom''' ( engl. '''colour force''').
 
[[datoteka:Quark structure neutron.svg|mini|desno|300px|[[Neutron]] je građen od jednog [[gornji kvark|gornjeg (u) kvarka]] i dvaju [[Donji kvark|donjih (d) kvarkova]]. Jaku nuklearnu silu posreduju [[gluon]]i (valovi). Jaka nuklearna sila ima tri vrste naboja, crveno, zeleno i plavo. Imajte na umu da je izbor plave boje za gornji kvark proizvoljan; pretpostavlja se da "naboj u boji" kruži između 3 kvarka.]]
== Detalji ==
<!--[[Quantum chromodynamics]], a part of the [[standard model]] of particle physics, is a typical non-Abelian [[gauge theory]] based on a local (gauge) [[symmetry group]] called [[SU(3)]]. All the particles in this theory interact with each other, through the strong force. The strength of the interaction is parametrized by the strong [[coupling constant]]. This strength is, as usual, modified by the gauge [[coupling constant#Charge, colour charge, etc|colour charge]] of the particle. This really refers to a group theoretical property whose meaning is explained in the article on [[colour charge]]. Quarks and gluons are the only fundamental particles which carry non-vanishing colour charge, and hence participate in the strong interactions.-->
 
'''Jaka nuklearna sila''', '''jaka sila''' ili '''jako međudjelovanje''' je [[temeljno međudjelovanje]] ([[Fundamentalne interakcije|fundamentalna interakcija]]) [[kvark]]ova i [[gluon]]a koje drži na okupu kvarkove u [[nukleon]]u ([[proton]]i i [[neutron]]i) i [[Rezidualna jaka nuklearna sila|"preostala" (rezidualna) jaka sila]], prenošena [[mezon]]ima, koja drži na okupu nukleone u [[atomska jezgra|atomskoj jezgri]] ([[fizika elementarnih čestica]]). Naime, temeljne sile podvrgnute su takozvanom [[Baždarni bozoni|baždarnomu načelu]], to jest određene su lokalnom [[Simetrija|simetrijom]]. Gluoni su [[baždarni bozoni]] [[Kvantna kromodinamika|kvantne kromodinamike]]. Tri naboja, nazvana bojom, izvor su za osam gluona. Budući da i sami gluoni imaju naboj boje, to upućuje na njihovu samointerakciju (samodjelovanje), koja kvantnu kromodinamiku čini složenijom od [[Elektrodinamika|elektrodinamike]] ([[elektromagnetska sila]] ne djeluje na [[foton]]e i fotoni ne djeluju međusobno). Svojstvo [[asimptotska sloboda|asimptotske slobode]], to jest smanjivanje jakosti međudjelovanja na malim udaljenostima prema nuli omogućuje primjenu [[račun smetnje|računa smetnje]] kao u elektrodinamici. <ref> '''jako međudjelovanje''', [http://www.enciklopedija.hr/natuknica.aspx?id=28559] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2020.</ref>
== Vidi još ==
* [[Slaba sila]], [[Elektromagnetna sila]] i [[gravitaciona sila]]
* [[Standardni model]]
* [[fizika čestica]]
* [[Kvantna teorija polja]]
* [[Kvantna hromodinamika]]
 
Jaka nuklearna sila je najmoćnija [[sila]] u prirodi. Jača je od [[elektromagnetizam|elektromagnetske]] i zbog nje se protoni drže zajedno u [[atomska jezgra|jezgrama atoma]]. Djeluje samo na vrlo malim udaljenostima. Kod teških atoma jezgra se raspada jer je elektromagnetska sila koja razdvaja čestice istog naboja ukupan zbroj sila svih prisutnih protona i nadjačava rezidualnu jaku nuklearnu silu koja djeluje samo na susjedne čestice (protone ili neutrone) i drži ih skupa. Neutroni su ovdje samo posrednici koji onemogućavaju direktan dodir između protona. Ako su dva nukleona udaljena više od 2 x 10<sup>-15</sup> [[metar]]a, među njima više ne djeluje jaka sila. Ona se pojačava ulaskom preko graničnog praga sile, a najjača je pri udaljenosti 10<sup>-15</sup> metara. Naš znanstvenik [[Ruđer Bošković]] prvi je grafički prikazao djelovanje jake sile ovisno o udaljenostima, nevjerojatno je da se njegov graf u potpunosti poklapa s današnjim saznanjima.
== Literatura ==
 
* Introduction to Elementary Particles, by David J. Griffiths (New York: John Wiley & Sons, 1987) ISBN 978-0-471-60386-3
Međutim, ako se nukleoni približe preko granice gdje je sila najjača, onda će ona početi slabiti da bi kod točke od oko 0,5 x 10<sup>-15</sup> m postala odbojna. Jaka sila puno je snažnija od električne sile. Pri 10<sup>-15</sup> m jača je oko 100 puta. Za usporedbu osnovnih fundamentalnih sila uzmimo da je jakost jake sile 1. Pri tome bi jakost električne iznosila 10<sup>-2</sup> a gravitacijska 10<sup>-40</sup>. Proces [[Nuklearna fisija|nuklearne fisije]] temelji se na propustima jake sile zbog slabljenja na kratkim udaljenostima, a on ljudima omogućuje dobivanje [[energija|energije]] u [[Nuklearna elektrana|nuklearnim elektranama]] ali i stvaranje razornih [[Oružje|oružja]] poput [[Atomska bomba|atomske bombe]].
* The Last Sorcerers: The Path from Alchemy to the Periodic Table, by Richard Morris (Washington, DC: Joseph Henry Press, 2003) ISBN 978-0-309-50593-2
 
* {{Cite book | author=Gordon L. Kane | title=Modern Elementary Particle Physics | publisher=Perseus Books | year=1987 |isbn=978-0-201-11749-3|ref=harv}}
== Objašnjenje ==
* S. Macura, J. Radić-Perić, ATOMISTIKA, Fakultet za fizičku hemiju Univerziteta u Beogradu/Službeni list, Beograd, 2004., str. 557.
Dva [[proton]]a međusobno udaljena za 1 [[metar]] međusobno bi se [[Elektromagnetska sila|elektromagnetski odbijala silom]] 10<sup>24</sup> puta većom od privlačne [[gravitacija|gravitacijske sile]]. Pri sličnim udaljenostima jaka nuklearna sila bi bila jednaka nuli. Međutim, ako bi udaljenost protona bila jednaka promjeru [[jezgra atoma|jezgre atoma]], što je 10<sup>−15</sup> metara, jaka nuklearna sila bi bila barem jednako jaka kao i elektromagnetska. Upravo ta privlačna jaka nuklearna sila sprečava jezgru atoma da bude raznesena djelovanjem odbojne elektrostatske sile.
 
Jaka nuklearna sila djeluje samo između [[kvark]]ova. [[Lepton]]i uopće ne doživljavaju djelovanje jake nuklearne sile, slično kao što čestice bez naboja ne doživljavaju djelovanje elektromagnetske sile. To je razlog podjele čestica u kvarkove i leptone. Dakle, kvarkovi osjećaju djelovanje jake nuklearne sile, leptoni ne. Međutim, i kvarkovi i leptoni osjećaju djelovanje ostale dvije sile.
 
Jaka nuklearna sila omogućava kvarkovima da stvaraju čestice poput protona i [[neutron]]a. Kada bi leptoni mogli osjećati djelovanje jake nuklearne sile, tada bi se oni također mogli vezati u složenije čestice baš poput kvarkova. Upravo je to glavna razlika između kvarkova i leptona. Kvarkovi se udružuju zajedno u stvaranju drugih čestica, leptoni ne.
Trenutne teorije jakih nuklearnih sila ukazuju na to da je nemoguće imati jedan kvark izoliran od drugih kvarkova. Svi kvarkovi u [[svemir]]u su povezani s drugim kvarkovima u složenije čestice. Stvarajući nove kvarkove u [[pokus]]ima, oni se brzo pri nastanku spajaju s drugim kvarkovima. To se dešava toliko brzo da je nemoguće vidjeti jedan kvark prije nego se spoji s drugim kvarkom. Stoga su kvarkovi teži za proučavati. <ref> Svetlana Veselinović: "Elementarne čestice", [http://www.mathos.unios.hr/~mdjumic/uploads/diplomski/VES07.pdf], završni rad, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Osijek 2014., pristupljeno 27. siječnja 2020.</ref>
 
== Temeljno međudjelovanje ==
{{Glavni|Fundamentalne interakcije}}
 
'''Temeljno međudjelovanje''' ili '''fundamentalna interakcija''' je međudjelovanje elementarnih čestica: [[Gravitacija|gravitacijsko]], [[Elektromagnetska sila|elektromagnetsko]], jako i [[Slaba nuklearna sila|slabo]]. Sva poznata međudjelovanja posljedica su tih 4 temeljnih međudjelovanja. Temeljna međudjelovanja međusobno se razlikuju po [[čestica]]ma na koje djeluju, [[jakost]]i, dosegu i česticama koje ih prenose. Jako međudjelovanje djeluje na kvarkove i gluone, slabo međudjelovanje na kvarkove i [[lepton]]e, elektromagnetsko međudjelovanje na sve čestice nabijene [[električni naboj|električnim nabojem]], a gravitacijsko međudjelovanje na sve čestice koje imaju [[masa|masu]]. Gravitacijsko međudjelovanje između elementarnih čestica je iznimno slabo, slabo međudjelovanje je malo jače, elektromagnetsko još jače i jako je međudjelovanje najjače. Doseg elektromagnetskog i gravitacijskog međudjelovanja je beskonačan, a doseg jakog i slabog međudjelovanja je kratak, približno poput promjera [[atomska jezgra|atomske jezgre]]. Jako međudjelovanje prenose gluoni, elektromagnetsko fotoni, slabo [[W i Z bozoni|W<sup>±</sup> i Z<sup>0</sup> bozoni]] a gravitacijsko [[graviton]]i (koji nisu [[pokus]]ima potvrđeni).
 
{| class="wikitable"
|-
! Međudjelovanje !! Trenutačna teorija !! Prijenosnici djelovanja !! Relativna jakost<sup>(1)</sup> !! Ovisnost o udaljenosti !! Doseg djelovanja ([[metar|m]])
|-
| [[Jaka sila|Jaka]] || [[Kvantna kromodinamika]]<br>(QCD) || [[gluon]]i || 10<sup>38</sup> || <math>{\sim r}</math> (vidi napomenu) || 10<sup>−15</sup>
|-
| [[Elektromagnetska sila|Elektromagnetska]] || [[Kvantna elektrodinamika]]<br>(QED) || [[foton]]i || 10<sup>36</sup> || <math>\frac{1}{r^2}</math> || 10<sup>−18</sup>
|-
| [[Slaba sila|Slaba]] || Kvantna aromodinamika<br>(QFD) || [[W i Z bozoni]] || 10<sup>25</sup> || <math>\frac{e^{-m_{W,Z}r}}{r^2}</math> || <math> \infty </math>
|-
| [[Gravitacija|Gravitacijska]] || [[Opća teorija relativnosti]]<br>(GR, nije kvantna teorija.) || [[graviton]]i || 1 || <math>\frac{1}{r^2}</math> || <math> \infty </math>
|}<sup>(1)</sup> približne veličine. Točne vrijednosti ovise o česticama i energiji.
 
Međudjelovanja elementarnih čestica danas su opisana [[Standardni model|standardnim modelom čestica]], odnosno [[Standardni model|standardnom teorijom čestica i sila]]. Utemeljena su na umnošku grupa U(1)×SU(2)×SU(3). Svakoj od grupa u tom umnošku svojstven je određeni naboj, koji je izvor pridruženoga baždarnoga bozona, prijenosnika danoga temeljnoga međudjelovanja. Temeljna međudjelovanja prenosi dvanaest baždarnih bozona: foton, elektromagnetsko međudjelovanje, dva masivna W-bozona i neutralni Z-bozon slabo međudjelovanje, i osam gluona jako međudjelovanje kao što to opisuje kvantna kromodinamika (međudjelovanja kvarkova i gluona koji posjeduju jaki naboj nazvan bojom).
Jedan od glavnih ciljeva fizike elementarnih čestica je ujedinjenje temeljnih međudjelovanja. Do sada su u [[elektroslaba teorija|elektroslaboj teoriji]] ujedinjeni slabo i elektromagnetsko međudjelovanje u elektroslabo međudjelovanje. <ref> '''temeljno međudjelovanje (fundamentalna interakcija)''', [http://www.enciklopedija.hr/natuknica.aspx?ID=60770] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2020.</ref>
 
== IstorijaIzvori ==
{{izvori}}
 
{{fundamentalne interakcije}}
 
== Vanjske veze ==
* [http://web.archive.org/web/20051016222258/http://35.9.69.219/home/modules/pdf_modules/m280.pdf MISN-0-280: ''The Strong Interaction''] ([[Portable Document Format|PDF]] file) by J.R. Christman for [http://www.physnet.org Project PHYSNET].
 
[[Kategorija:Kvantna hromodinamika]]
[[Kategorija:Fizika čestica]]
[[Kategorija:Nuklearna fizika]]
[[Kategorija:Fizika elementarnih čestica]]
 
<!-- interwiki -->