¿Cuál es el rango de las fuerzas nucleares y existe alguna dependencia de la distancia (por ejemplo, dependencia del cuadrado inverso para las fuerzas coloumbic)?

Answer 1

La fuerza nuclear fuerte fue discutida por primera vez por Yukawa. Dijo que el “impulso” fue transferido por un mesón virtual. Podría hacerse tomando prestada energía para su masa en reposo, viajando de un nucleón a otro y transfiriendo algo de impulso con ella y luego devolviendo la energía al vacío dentro del límite de tiempo del principio de incertidumbre de Heisenberg; Delta E x Delta T = h / {2pi}. es decir, podría violar la conservación de energía para crear este ‘portador de fuerza’ pero solo por un período de tiempo menor que el permitido por el principio de incertidumbre. El rango experimental de la fuerza nuclear fuerte era solo para el nucleón vecino (a menudo la fuerza fuerte se llama fuerza ‘vecino-vecino’). Este límite superior en la distancia para que la fuerza viaje ponga un límite superior en la cantidad de energía que podría pedir prestado junto con un límite de tiempo para este préstamo, suponiendo que este mesón Yukawa pueda viajar casi a la velocidad de la luz. por ejemplo, Delta T = Distancia del vecino / c. Entonces, la energía prestada es h / Delta T. Esta energía, dividida por c al cuadrado, le dio a Yukawa una predicción para la masa del portador de fuerza fuerte. Efectivamente, predijo la masa del mesón pi que poco después se descubrió exactamente con su masa predicha.

El resultado de todo esto es que la fuerza fuerte se considera “plana” por la distancia que actúa; entonces se detiene repentinamente cuando está por encima del alcance del Principio de incertidumbre.

Ahora sabemos que la fuerza fuerte es transportada por el intercambio de gluones entre quarks dentro de un nucleón. Ahora los quarks llevan color y el color debe ser “confinado”. Es decir, no podemos tener el “color” aislado visto en nuestro mundo. ¿Por qué es esto? El hecho de que la fuerza fuerte no sea abeliana significa que dos quarks ‘coloreados’ se separan; la fuerza entre ellos crece hasta que haya suficiente energía de unión entre ellos para crear otro par de pares de quark anti-quark. Estos llevan un color anticolor, por lo que son ‘blancos’ o incoloros. Los quarks de masa más baja (uyd) son más fáciles de crear y, por lo tanto, fuera del nucleón, viajan en pares, como el mesón Yukawa. Entonces: debido a que el color está confinado, si la fuerza fuerte es viajar lejos de los quarks en un nucleón, se debe tomar prestada energía suficiente del vacío para alejarse de la fuerza de color fuerte dentro para crear un mesón Yukawa incoloro en general. Esto puede viajar al nucleón vecino justo antes de que expire el tiempo de “préstamo” de Delta T. La fuerza fuerte es ‘plana’ ya que el mesón pi es incoloro. La fuerte fuerza de unión es un poco como la de dos patinadores sobre ruedas separados pero enfrentados uno al lado del otro. Se lanzan un boomerang el uno al otro, intercambiando su impulso. El boomerang es el mesón, los patinadores los nucleones vecinos y cuando se atrapan y arrojan uno frente al otro, se empujarán uno hacia el otro desde el retroceso del boomerang.