強い相互作用
強い相互作用(または強い核の力)は、4つの基本的な力のうちの1つです。他には、電磁気力、弱い相互作用、重力があります。これらの力は、単純化できないので、基本的な力と呼ばれています。
強力な核の力は、ほとんどの普通の物質をつなぎ合わせています。最も強力な基本的な力であるにもかかわらず、重力の1038倍(1と38のゼロが続く)であるにもかかわらず、強力な相互作用は数フェムトメートル(fm)の距離でしか作用しません。これは、約10-15(0.0000000000001)メートルの長さです。
科学者はしばしば、色の力と核の力の2つの部分に分けて考えています。0.8 fm以下の距離では、色の力は陽子や中性子などの素粒子を一緒に保持します。1~3 fmの距離では、核の力は素粒子を原子核に結合させます。
この強い相互作用は、強い力によってクォークを「接着」するグルオンによって制御されていると考えられています。グルオンは、クォーク、反クォーク、その他のグルオンの間で交換(移動)することができます。これらの粒子はすべて、素粒子が持っている電荷のようなもの「色電荷」を持っていると言われています。色電荷を持つ粒子は、電荷を持つ粒子が光子を交換するように、グルオンを交換します。
量子色力学(QCD)の理論では、強い力はクォークとグルーオンの相互作用である。量子色力学は、異なる色を説明する理論である[引用が必要]。強い力はグルオンによって制御される基本的な力であり、クォーク、アンチクォーク、グルオン自体に影響を与える。
強い力はクォークに直接作用するだけです。ハドロンの間では、強い力は核の力として知られています。この強い力が、フリークォーク、つまり自分自身で存在するクォークを見ることができない理由です。この事象を色の閉じ込めといい、ハドロンしか見えないという説があります。
色の強い力
色の強い力とは、陽子や中性子が持つ3つのクォークの間に働く核の力のことです。電磁力と同じように電荷を持っているので、色の強い力と呼ばれています。大きな違いは、電磁力には電荷が1つしかないのに対し(磁性体の電荷はゆっくり動くだけの電荷)、強力には3つの電荷があることです。これら3種類の電荷は、赤、青、緑という色にちなんで名付けられています。また、反赤、反青、反緑という反色を持っています。電磁力のように、反対の色は引き寄せ、同じ色は反発します。色の電荷を持つ粒子には、クォークとアンチクォークがあります。クォークの種類は、そのクォークの色電荷とは全く関係ありません。クォークは、現在人間が知っている中で最も小さな粒子の一つで、点であるために場所を取らず、唯一、他の粒子との分離がまだできていない粒子です。これは、粒子間の強い力は、粒子が離れれば離れるほど強くなるという性質を持っているからです。この強い力の力の担い手はグルオンと呼ばれています。グルーオンは色の電荷も持っています。クォークもグルーオンも他の粒子とは違う性質を持っています。
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クォークの3色(赤、緑、青)。それらが結合して白になるか、無色になる。
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3つのクォークの反色(反赤、反緑、反青)。物理的な物質や顔料を指す場合は黒。
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強い力が陽子と中性子の間をグル-ンを介して移動する。
核戦力
核の力、または残留(残余)力とは、ハドロン(陽子や中性子などの2つまたは3つのクォークでできた粒子)の間に作用する強い力のことです。これは、原子の原子核を一緒に保持しているものです。
質問と回答
Q:物理学における4つの基本的な力とは何ですか?
A:電磁気力、弱い相互作用、重力、強い核力の4つが物理学の基本的な力です。
Q:強い核力は、他の基礎力とどう違うのですか?
A:強い核力は重力よりもはるかに強い(1038倍)のですが、数フェムトメートル(fm)の非常に短い距離でしか働きません。中性子や陽子などの素粒子をつなぎ合わせたり、原子核をつなぎ合わせたりしています。
Q: 量子色力学とは何ですか?
A: 量子色力学(QCD)とは、色の違いを説明する理論です。クォークとグルーオンの間に強い力が働くとされています。
Q: 色の閉じ込めはどのように起こるのですか?
A: 色の閉じ込めは、クォークを分離するのに非常に大きなエネルギーが必要で、その代わりに新しいハドロンが作られるときに起こります。この現象は、粒子加速器で見ることができます。
Q: 色の電荷を持つ粒子は何ですか?
A: クォーク、反クォーク、グルーオンはすべて電荷に似た色電荷を持っています。
Q:色電荷を持つ粒子同士はどのように相互作用するのですか?
A:電荷を持つ粒子同士が光子を交換するように、色電荷を持つ粒子同士はグルーオンを交換します。
Q:クォークからなる2つのハドロンが相互作用するとどうなるのですか?
A:クォークからなる2つのハドロンが相互作用するとき、この強い力の効果は核力として知られています(これは基本的なものではありません)。