Regla del cuadrado inverso para fuerzas fuertes

La mayoría de las fuerzas inducidas por una partícula puntual siguen la 1 / r 2 regla. Entonces, ¿por qué la fuerza fuerte no la obedece?

¿Incluyes la fuerza débil en "fuerzas fuertes" (no es una pregunta retórica y no es un juego de palabras)?
No, no lo hago, ya que la fuerza débil disminuye con la distancia, es como se esperaba.

Respuestas (1)

La mayoría de las fuerzas inducidas por una partícula puntual siguen la regla 1/r^2

No, son las fuerzas mediadas por partículas puntuales sin masa ni carga las que siguen la regla 1/r^2.

entonces ¿por qué la fuerza fuerte no la obedece?

La ley del cuadrado inverso es consecuencia de que las partículas no tienen masa y/o carga. Tales partículas tienen vidas largas/infinitas y pueden viajar largas distancias para que tengan tiempo y espacio para "esparcirse" y hacer que su fuerza disminuya con la distancia.

Las W y Z de la fuerza débil tienen masa. Por lo tanto, tienen vidas muy cortas, por lo que no viajan muy lejos. Como consecuencia, actúan en distancias muy cortas y luego desaparecen básicamente. La fuerza débil parece un cuadrado inverso a distancias muy cortas, pero desaparece a distancias más largas.

Los gluones de la fuerza fuerte no tienen masa, por lo que a primera vista podrían seguir el cuadrado inverso. Sin embargo, también tienen carga de color (así como eléctrica), que tiene una física completamente diferente. Esto da lugar a la creación de nuevos pares de partículas (mesones) que transportan esta fuerte fuerza residual que mantiene unidos los núcleos. Estos mesones son masivos, así que volvemos al primer caso nuevamente.

Así que dos de las fuerzas básicas son inversamente cuadradas. Dos no lo son. Y eso es debido a las partículas que los median.

Más precisamente, las fuerzas del cuadrado inverso se derivan de los bosones de intercambio sin masa y sin carga. La mitad de los bosones de intercambio no tienen esta propiedad.
De hecho, ¿debería editar mi respuesta?
Probablemente, ya que esta es una mejor explicación que "simplemente porque sí".
Podría valer la pena enfatizar más fuertemente que lo que importa es la masa (y otras propiedades) de la partícula mediadora . Creo que sería demasiado fácil para alguien echar un vistazo a esa respuesta, notar la frase en negrita "partículas puntuales sin masa ni carga", y tener la impresión de que estás hablando de las partículas sujetas a la fuerza. (Buena respuesta de lo contrario, sin embargo).
Doble en lo que pide David. Pensé que estabas explicando eso. 1 / r 2 las fuerzas están entre partículas puntuales sin masa y sin carga y tuvo que volver a leer para entender el punto.
Si solo la partícula puntual sin masa sigue la regla 1 / r ^ 2, ¿por qué la gravedad trabaja sobre ella?
@STAIN Has entendido mal lo que dijo Maury. Dijo que el mediador (el fotón para E&M, el gravitón para la gravedad si desea formularlo como una teoría cuántica de campos) no tiene masa.
Es la ley del cuadrado inverso sobre la distribución de intensidad en.m.wikipedia.org/wiki/Inverse-square_law
¿No importa tanto la fuerza de la constante de acoplamiento color-carga como la existencia de carga de color en el gluón?
¿Por qué si un mediador tiene masa, "desaparece" a gran distancia?
@STAIN: la "partícula de gravedad" en QM es el gravitón. Es sin carga y sin masa. También podría no existir: la gravitación sigue siendo mejor explicada por GR, donde no está mediada por partículas en absoluto. En este caso, el 1/r^2 "se cae" de las matemáticas de una fuente diferente, pero al final se aplica la misma geometría de "esparcimiento" y se obtiene el mismo efecto.
@MauryMarkowitz demuestra teóricamente la existencia del gravitón, si entonces no hay nada en este universo que tenga masa, que es como si todo estuviera hecho de cuerdas y las cuerdas no tienen masa. Si entonces, ¿cómo se define la masa en QM?
@STAIN: las cuerdas tienen masa. E = mc ^ 2, y definitivamente tienen E. Lo que pueden tener o no es masa en reposo , que es diferente. En QM, la masa en reposo es la suma de las interacciones de la partícula con los campos en los que se encuentra, incluido el campo de Higgs "de fondo". Las partículas pueden o no tener interacciones con estos campos, por lo que tienen masas diferentes.
@Ruslan: la vida útil de una partícula virtual es la inversa de su masa debido al principio de incertidumbre. Como resultado, las partículas virtuales masivas como una W tienen una vida útil muy corta. Su rango es simplemente una función de qué tan lejos pueden llegar en ese tiempo, limitado por la velocidad de la luz. Así que ese es el rango de su fuerza.
@MauryMarkowitz, básicamente, las partículas son grupos de grupos de cuerdas que interactúan entre sí y, por lo tanto, tienen masa. ¿Es así como funciona?
@STAIN - sí - si crees en la teoría de cuerdas de todos modos :-) QM tiene sus propias soluciones para estos problemas. Es posible que desee leer "El gran diseño: partículas, campos y creación", lejos de ser perfecto, pero cubre la mayor parte de esto de una manera fácil de leer.
@MauryMarkowitz ok, lo referiré, tnx por la sugerencia. ¿Crees en las cuerdas, y cuánto respaldo tiene la cuerda en la física teórica? ¿Hay alguien que haya hecho algún modelo del universo basado en la teoría de cuerdas?
No estoy seguro acerca de la 'condición sin cargo' aquí. Si esto significa que las partículas mediadoras no interactúan consigo mismas (probablemente a nivel de árbol), entonces los gravitones no obedecen esta condición, si creemos que la GR cuantificada es un EQFT. El comentario de Rob parece bastante crucial.
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