Warum sind Gluonen und die starke Kraft notwendig, um Protonen zusammenzuhalten?

Das ist etwas, was mich eine Weile verwirrt hat. Angenommen, Sie haben ein Proton mit Quarks uud, wobei die u-Quarks eine Ladung von +2/3 und das d-Quark -1/3 haben. Passt das nicht ganz gut, um die Quarks im Proton eingeschlossen zu halten, in Bezug auf die elektrostatischen Kräfte zwischen den drei Quarks? An welchem ​​Punkt und aus welchem ​​Grund wurde es notwendig, Gluonen aufzurufen, um die zusätzliche „Farbladung“ zur Sicherstellung des Quark-Einschlusses bereitzustellen. Warum reicht die gewöhnliche elektrostatische Kraft nicht aus?

"Ist das nicht ganz gut geeignet, um die Quarks im Proton eingeschlossen zu halten?" - Während ich Ihre Argumentation für ein Neutron verstehen kann, da es neutral ist, sehe ich es nicht für ein Proton. Außerdem ist Farbe erforderlich, um die Statistiken zu korrigieren, wenn ich mich nicht irre.
Selbst wenn die elektrostatische Wechselwirkung einzelne Protonen zusammenhalten könnte (was nicht möglich ist), bräuchte man immer noch die starke Kraft, um alle sich gegenseitig abstoßenden Protonen in einem Kern zusammenzuhalten.
Ich dachte eher in die Richtung, dass die Ladungen der einzelnen Quarks und die Richtungen, in die diese Teilladungen wirken, ausreichen könnten, um die verbleibende starke Kraft zu erklären. Was die fundamentale starke Kraft betrifft, verstehe ich wirklich nicht, warum die fraktioniert geladenen Quarks nicht ausreichen, um die Hadronen zusammenzuhalten. Vielleicht tust du?

Antworten (2)

Das Unbestimmtheitsprinzip sagt uns, dass je enger man ein Objekt einschließt, desto größer die Unsicherheit in seiner Energie. Zum Beispiel können Sie dies in einer Art Handbewegung verwenden, um die Größe eines Wasserstoffatoms aus seiner Grundzustandsenergie zu berechnen oder umgekehrt.

Und wenn wir das tun, stellen wir fest, dass die elektrostatische Kraft einfach nicht stark genug ist, um die Quarks in einem Kern einzuschließen. Wenn wir drei Quarks hätten, die nur durch die elektrostatische Kraft interagieren, würden wir ein Objekt erhalten, das ungefähr die Größe eines Atoms hat. Die einzige Möglichkeit, einen gebundenen Zustand so klein wie einen Atomkern zu erreichen, besteht darin, eine weitaus stärkere Kraft zu haben, die die Quarks aneinander bindet. Diese weitaus stärkere Kraft ist natürlich die starke Kraft.

Es gibt ein weiteres Problem im Zusammenhang mit der Notwendigkeit einer Farbladung und den zugehörigen Anzeigefeldern.

Ich zitiere aus Abschnitt 9.1 Die Farbfreiheitsgrade von „ Eichtheorien in der Teilchenphysik “:

Für ein Baryon aus drei Spin-1/2-Quarks nahm die Wellenfunktion des ursprünglichen nicht-relativistischen Quarkmodells die Form an

ψ 3 Q = ψ S P A C e ψ S P ich N ψ F l A v Ö u R ( 9.1 )

Es wurde bald erkannt (z. B. Dalitz 1965), dass das Produkt dieser Raum-, Spin- und Flavour-Wellenfunktionen für die Baryonen im Grundzustand symmetrisch war , wenn zwei beliebige Quarks ausgetauscht wurden.

...

Aber wir sahen hinein § 4.5 dass die Quantenfeldtheorie von Fermionen verlangt, dass sie dem Ausschlussprinzip – also der Wellenfunktion – gehorchen ψ 3 Q sollte bezüglich des Quarkaustausches antisymmetrisch sein. Eine einfache Möglichkeit, diese Anforderung zu implementieren, besteht darin, anzunehmen, dass die Quarks einen weiteren Freiheitsgrad namens Farbe tragen, in Bezug auf den die 3q-Wellenfunktion wie folgt antisymmetrisiert werden kann.

...

Mit der Hinzufügung dieses Freiheitsgrades können wir sicherlich eine farblich antisymmetrische Drei-Quark-Wellenfunktion bilden, indem wir das antisymmetrische Symbol verwenden ε a β γ , nämlich

ψ 3 Q , C Ö l Ö u R = ε a β γ ψ a ψ β ψ γ

und dies muss dann mit (9.1) multipliziert werden, um die vollständige 3q-Wellenfunktion zu erhalten.

Guter Punkt, erklärt die Notwendigkeit der Farbe SU (3) für die Eichsymmetrie.
Warum sind Gluonen und die starke Kraft notwendig, um Protonen zusammenzuhalten?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v