Wie binden Gluonen die Quarks innerhalb der Hadronen und Mesonen zusammen?

Da Sie in Ihrem Profil angeben, dass Sie ein Schüler der neunten Klasse in Indien sind, bedeutet dies, dass Ihr Physikhintergrund immer noch auf dem Niveau der klassischen Physik liegt.

Die starke Kernkraft und die starke Kraft der Teilchenphysik gehören zu den quantenmechanischen Studien, von denen ich bezweifle, dass sie in Ihrem Jahr gelehrt werden.

In der klassischen Physik kann Kraft als zeitliche Impulsänderung definiert werden,$F=dp/dt$. Auf der Ebene von Kernen und Teilchen ist dies die einzig vernünftige Definition einer Kraft, da jede Wechselwirkung zwischen quantenmechanischen Einheiten durch den Austausch eines Elementarteilchens erfolgt, das Energie und Impuls und Quantenzahlen (über die Sie schließlich etwas lernen werden) zwischen ihnen überträgt die quantenmechanischen Einheiten, seien es Kerne oder Teilchen.

Denken Sie an zwei Boote in einem ruhigen Meer. Wenn ein Boot dem anderen einen Ball zuwirft, interagieren sie mit dem$dp/dt$der Ball trägt. So sind Kräfte in der Mikroebene der Kern- und Teilchenphysik zu definieren. In dieser Antwort hier gibt es eine Abbildung der Boote mit einem geworfenen Bumerang, um eine Analogie mit Anziehungskräften zu zeigen. (Die Feynman-Diagramme sind für später in Ihrer Ausbildung, wenn Sie Physik noch mögen und betreiben)

Die Elementarteilchen, die bei den meisten Wechselwirkungen die Kraft erster Ordnung tragen, sind:

das Photon, für elektromagnetische Wechselwirkungen

das Z und W für schwache Wechselwirkungen

das Gluon für starke Wechselwirkungen

Für Kerne, die gebundene Zustände von Protonen und Neutronen sind, ist die starke Kernkraft eine übergreifende Kraft von der starken Kraft, die das Gluon als Kraftträger hat. Die Wechselwirkung von Kernen kann modelliert werden, indem das zusammengesetzte Hadronenteilchen Pion als Kraftträger verwendet wird.

Protonen (und Neutronen und andere Hadronen) sind eine Einheit mit drei Valenzquarks, die von unzähligen Gluonen als Kraftträger zusammengehalten werden, weil Gluonen sehr anziehend auf Quarks und aufeinander wirken. (das Wort kommt von Leim)

Hier ist eine Illustration eines Protons:

Die drei Valenzquarks gehen in der Fülle von Gluonen und Quark-Antiquark-Paaren verloren, die durch den Mechanismus starker Wechselwirkungen entstehen.

Die starke Kraft ist so stark, dass neue quantenmechanische Modelle entwickelt wurden, um die Hadronen (gebundene Zustände von Quarks durch Gluonen), QCD auf dem Gitter genannt, zu erklären.