Entiendo que la fuerza fuerte residual es el resultado de un intercambio de piones. ¡Pero no entiendo cómo este intercambio da como resultado una fuerza que mantiene unidos los núcleos! ¿Se puede responder a esta consulta?
No "resulta", modela la fuerza fuerte
Esa interacción nucleón-nucleón de corto alcance puede considerarse como una fuerza de color residual que se extiende fuera del límite del protón o neutrón. Esa interacción fuerte fue modelada por Yukawa como un intercambio de piones y, de hecho, el cálculo del rango de piones fue útil para desarrollar nuestra comprensión de la fuerza fuerte.
Una vez que la electrodinámica cuántica produjo la imagen de la fuerza electromagnética como un proceso de intercambio de fotones, la cuestión de si las otras fuerzas eran o no también fuerzas de intercambio era natural. En 1935, Hideki Yukawa razonó que la fuerza electromagnética tenía un rango infinito porque la partícula de intercambio no tenía masa. Propuso que la fuerza fuerte de corto alcance surgió del intercambio de una partícula masiva a la que llamó mesón. Al observar que el rango efectivo de la fuerza nuclear era del orden de un fermi, se podía predecir la masa de la partícula de intercambio utilizando el principio de incertidumbre. La masa de partículas predicha fue de aproximadamente 100 MeV. No recibió atención inmediata ya que nadie sabía de una partícula que encajara con esa descripción.
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En 1947, Lattes, Muirhead, Occhialini y Powell realizaron un experimento a gran altura, volando emulsiones fotográficas a 3000 metros. Estas emulsiones revelaron el pión, que cumplió con todos los requisitos de la partícula de Yukawa.
Ahora sabemos que el pión es un mesón, una partícula compuesta, y la opinión actual es que la interacción fuerte es una interacción entre quarks, pero la teoría de Yukawa estimuló un gran avance en la comprensión de la interacción fuerte.
Entonces, el modelo siguió los modelos electromagnéticos exitosos y propuso que el pión era el portador de la interacción fuerte, y se confirmó.
Lattice QCD es la herramienta para estudiar fuerzas fuertes y recientemente esto se ha hecho para los intercambios de Yukawa:
Sin embargo, debido a las altas complejidades de la dinámica que gobierna los quarks, la cromodinámica cuántica (QCD), ha sido extremadamente difícil estudiar el origen de la fuerza nuclear fuerte de QCD.
Muy recientemente, el Dr. N. Ishii (Univ. de Tsukuba), el Dr. S. Aoki (Univ. de Tsukuba) y el Dr. T. Hatsuda (Univ. de Tokio) han logrado, por primera vez, desentrañar la naturaleza de la fuerza nuclear sobre la base de la teoría de calibre de red formulada originalmente por el Dr. K. Wilson (Premio Nobel de Física, 1982). Al llevar a cabo simulaciones numéricas masivas utilizando la supercomputadora de IBM "BlueGene/L" en la Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía (KEK) en Japón, pudieron probar no solo la validez de la teoría del mesón de Yukawa de QCD sino también la existencia de un fuerte núcleo repulsivo. de la fuerza nuclear a corta distancia
Para ver el diagrama de Feynman que describe la dispersión de nucleón utilizando el potencial de yukawa, vea esto .
¿Cómo resulta el intercambio de piones en la fuerza fuerte?
De la misma forma que cuando se calculan los diagramas de Feynman para los intercambios electromagnéticos aparece la fuerza de Coulomb, al calcular los diagramas de Feynman para el intercambio piónico se obtiene la fuerza nuclear fuerte.
La fuerza es dp/dt , el cambio de cantidad de movimiento, los diagramas de Feynman organizan esta transferencia de cantidad de movimiento de las partículas iniciales a las finales, y esto después de la integración de las integrales implícitas, da como resultado la fuerza experimentada en la interacción.
PM 2 Anillo
Berto Barrois