Kurze Frage zu Gluonen

Machen wir aus den Kommentaren eine Antwort:

Wie hängt das mit dem Bild unten zusammen? Sind die schwarzen Linien repräsentativ für Gluonen?

Die schwarzen Linien repräsentieren Quarks, die wackeligen Gluonen.

Vermitteln also Gluonen den Pionenaustausch, der wiederum Protonen und Neutronen mit der starken Kernkraft bindet?

Die starke Kernkraft ist eine Überlaufkraft der starken Farbkraft. Das Diagramm, das Sie zeigen, ist für die Valenzquarks von Protonen und Neutronen. Die Realität eines Kerns ist viel komplizierter

wobei der Austausch von Gluonen die Bindungskraft in der Tasche ist. Der gesamte Kern ist farbneutral und das zur Berechnung der Kerne verwendete Modell ist Gitter-QCD , da die Vielzahl starker Gluon-Wechselwirkungen innerhalb des Hadronenbeutels kompliziert sind.

Es ist nur in Farbquark-Kombinationen neutral, die sich als virtuelle Austauschpartikel außerhalb des Beutels bewegen könnten und eine Überlaufkraft erzeugen, wie im obigen Diagramm. Ein Gluon ist immer farbig und muss innerhalb des Nukleons bleiben, innerhalb des Hadronenbeutels besteht die Möglichkeit, eine virtuelle farbneutrale Kombination zu erzeugen, die dann Träger einer Spillover-Kraft sein kann, die mit einem anderen farbneutralen Kern wechselwirken kann. Das Pion ist die leichteste Kombination dieser Art.

Tatsächlich wurde das Pion als Austausch zwischen Kernen von Yukawa vorgeschlagen, lange bevor Farbkräfte überhaupt vorgestellt wurden:

Die Yukawa-Wechselwirkung wurde entwickelt, um die starke Kraft zwischen Hadronen zu modellieren. Eine Yukawa-Wechselwirkung wird daher verwendet, um die durch Pionen vermittelte Kernkraft zwischen Nukleonen zu beschreiben

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1935 veröffentlichte er seine Mesonentheorie , die die Wechselwirkung zwischen Protonen und Neutronen erklärte und die Erforschung der Elementarteilchen maßgeblich beeinflusste

Gluonen vermitteln also die starke Farbkraft, Pionen vermitteln die starke Kernkraft, und das obige Diagramm ist eine der möglichen Möglichkeiten, wie die Pionen innerhalb eines Kerns erzeugt werden und mit einem anderen Kern interagieren können.

In der Mathematik der Quantenchromodynamik ist das Gluon der Operator, der die Farbe eines Quarks ändert. Gluonen sind also nicht farbneutral. (Das einfachste mentale Bild ist, dass "ein" Gluon eine Farbe und eine Antifarbe hat, aber es dauert ungefähr ein Jahr, um alle Annäherungen in diesem Modell zu erklären.) Farbgeladene Objekte sind eingeschlossen und können nicht durch das Vakuum reisen die Hadronen umgibt. Auf große Entfernungen interagieren Nukleonen, indem sie farbneutrale Mesonen wie das Pion austauschen.

Nukleonen sind jedoch ausgedehnte Objekte und können einander überlappen. Diese Überlappung ist aufgrund des Austauschs schwerer farbneutraler Mesonen energetisch ungünstig . Aber wenn Sie sich mehr für die Details der Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung interessieren, insbesondere bei sehr kurzen Entfernungen, beginnt das Meson-Austauschmodell zusammenzubrechen. Ein zusätzlicher Begriff, den die Leute verwenden, ist der direkte Gluonaustausch zwischen Quarks in verschiedenen Nukleonen, obwohl Sie immer noch auf den Austausch zweiter Ordnung beschränkt sind, um den Status jedes Nukleons als Farbsingulett zu bewahren.