Silna siła jest niezbędna w fizyce cząstek elementarnych, wiążąc cząstki subatomowe, takie jak kwarki, w protony i neutrony, a te w jądra, pomimo odpychającej siły elektromagnetycznej między podobnie naładowanymi protonami.
W tej sile pośredniczą gluony i jest ona znacznie silniejsza niż elektromagnetyzm, ale działa na niewielkich odległościach. DOE znacząco pogłębiło naszą wiedzę na temat silnej siły poprzez szeroko zakrojone badania i współpracę, przyczyniając się do najważniejszych odkryć i ciągłej eksploracji Modelu Standardowego.
Silna siła to siła, która utrzymuje razem cząstki subatomowe, tworząc większe cząstki subatomowe. Jest to jedna z trzech podstawowych sił Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych – sił, których nie można zredukować do jeszcze prostszej siły.
Na najmniejszym poziomie oddziaływanie silne spaja kwarki, tworząc protony i neutrony. Te większe cząstki składają się z trzech kwarków. Na większym poziomie oddziaływanie silne utrzymuje protony i neutrony razem, tworząc jądra atomowe.
Oddziaływanie silne przenoszone jest przez gluony. Gluony to rodzaj bozonów, czyli cząstek przenoszących siły i pozwalających tym siłom przemieszczać się z cząstki na cząstkę.
Naukowcy najpierw zaproponowali oddziaływanie silne, ponieważ potrzebowali wyjaśnienia, dlaczego oddziaływanie elektromagnetyczne nie powoduje rozpadu jąder atomowych na bardziej podstawowe cząstki. Siła elektromagnetyczna odpowiada za interakcję cząstek z ładunkiem elektrycznym. W jądrze atomowym siła elektromagnetyczna powinna rozpychać dodatnio naładowane protony, ponieważ mają one tę samą przemianę elektryczną. Silna siła przezwycięża ten efekt.
Fakty o silnej sile
- Silna siła jest około 100 razy silniejsza niż elektromagnetyzm.
- Silna siła ma wpływ tylko na bardzo, bardzo małe odległości — przestaje działać, gdy cząstki znajdują się od siebie nawet w niewielkiej odległości. Jak malutki? Około 100 000 razy mniejsza niż średnica atom.
- Silna siła oznacza, że do oddzielenia dwóch kwarków potrzeba tyle energii, że energia ta powoduje powstanie dwóch dodatkowych kwarków. Dlatego kwarki zawsze łączą się z innymi kwarkami i nigdy nie występują osobno.
- Dowiedz się więcej w tym Film Fermilab na temat oddziaływania silnego i dowiedz się więcej o wszystkich występujących w tym siłach dłuższy film o Fermilabie.
- Czytać Historia Scientific American na badaniach nad tym, jak silna siła uzyskuje swoją siłę.
DOE Office of Science: Wkład w model standardowy fizyki cząstek
DOE ma długą historię wspierania badań nad cząstkami podstawowymi i siłami nimi rządzącymi. Pięć z sześciu typów kwarków, jeden typ leptonu i wszystkie trzy neutrina odkryto w instytucjach, które obecnie są krajowymi laboratoriami DOE. Naukowcy wspierani przez Biuro Naukowe DOE, często we współpracy z naukowcami z całego świata, przyczynili się do nagrodzonych Nagrodą Nobla odkryć i pomiarów, które udoskonaliły Model Standardowy.
Wysiłki te są kontynuowane dzisiaj. Naukowcy wspierani przez Biuro Naukowe DOE przeprowadzają eksperymenty, które dokonują precyzyjnych testów Modelu Standardowego i dodatkowo ulepszają pomiary właściwości cząstek i ich interakcji. Teoretycy współpracują z naukowcami eksperymentalnymi nad opracowaniem nowych możliwości badania Modelu Standardowego przy użyciu akceleratorów cząstek i innych narzędzi. Badania te mogą również dostarczyć wglądu w to, jakiego rodzaju nieznane cząstki i siły mogą wyjaśnić ciemną materię i ciemną energię, a także to, co stało się z antymaterią po Wielki Wybuch.
