Ich verstehe, dass die starke Restkraft das Ergebnis eines Austauschs von Pionen ist. Aber ich verstehe nicht, wie dieser Austausch zu einer Kraft führt, die Kerne zusammenhält! Darf diese Frage bitte beantwortet werden?
Es "resultiert" nicht, es modelliert die starke Kraft
Diese kurzreichweitige Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung kann als eine verbleibende Farbkraft angesehen werden, die sich über die Grenze des Protons oder Neutrons hinaus erstreckt. Diese starke Wechselwirkung wurde von Yukawa so modelliert, dass sie einen Austausch von Pionen beinhaltet, und tatsächlich war die Berechnung der Pion-Reichweite hilfreich, um unser Verständnis der starken Kraft zu entwickeln.
Nachdem die Quantenelektrodynamik das Bild der elektromagnetischen Kraft als Prozess des Austauschs von Photonen geschaffen hatte, war die Frage, ob die anderen Kräfte auch Austauschkräfte waren oder nicht, naheliegend. 1935 argumentierte Hideki Yukawa, dass die Reichweite der elektromagnetischen Kraft unendlich sei, weil das Austauschteilchen masselos sei. Er schlug vor, dass die starke Kraft mit kurzer Reichweite durch den Austausch eines massiven Teilchens entstand, das er Meson nannte. Durch die Beobachtung, dass die effektive Reichweite der Kernkraft in der Größenordnung eines Fermi lag, konnte eine Masse für das Austauschteilchen unter Verwendung der Unschärferelation vorhergesagt werden. Die vorhergesagte Teilchenmasse betrug etwa 100 MeV. Es wurde nicht sofort darauf geachtet, da niemand ein Teilchen kannte, das dieser Beschreibung entsprach.
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1947 führten Lattes, Muirhead, Occhialini und Powell ein Höhenexperiment durch, bei dem fotografische Emulsionen auf 3000 Meter Höhe geflogen wurden. Diese Emulsionen ergaben das Pion, das alle Anforderungen des Yukawa-Teilchens erfüllte.
Wir wissen jetzt, dass das Pion ein Meson ist, ein zusammengesetztes Teilchen, und die aktuelle Ansicht ist, dass die starke Wechselwirkung eine Wechselwirkung zwischen Quarks ist, aber die Yukawa-Theorie hat einen großen Fortschritt im Verständnis der starken Wechselwirkung angeregt.
Das Modell folgte also den erfolgreichen elektromagnetischen Modellen und schlug vor, dass das Pion der Träger der starken Wechselwirkung sei, und wurde bestätigt.
Lattice QCD ist das Werkzeug, um starke Kräfte zu untersuchen, und vor kurzem wurde dies für die Yukawa-Börsen getan:
Aufgrund der hohen Komplexität der die Quarks beherrschenden Dynamik, der Quantenchromodynamik (QCD), war es jedoch äußerst schwierig, den Ursprung der starken Kernkraft aus der QCD zu untersuchen.
Vor kurzem ist es Dr. N. Ishii (Universität Tsukuba), Dr. S. Aoki (Universität Tsukuba) und Dr. T. Hatsuda (Universität Tokio) zum ersten Mal gelungen, die Natur zu enträtseln der Kernkraft auf der Grundlage der Gittereichtheorie, die ursprünglich von Dr. K. Wilson (Nobelpreisträger, Physik, 1982) formuliert wurde. Durch die Durchführung massiver numerischer Simulationen mit dem IBM-Supercomputer „BlueGene/L“ in der High Energy Accelerator Research Organization (KEK) in Japan konnten sie nicht nur die Gültigkeit der Mesonentheorie von Yukawa aus QCD, sondern auch die Existenz eines starken abstoßenden Kerns beweisen der Kernkraft auf kurze Distanz
Für das Feynman-Diagramm, das die Nukleon-Nukleon-Streuung unter Verwendung des Yukawa-Potentials beschreibt, siehe dies .
Wie führt der Austausch von Pionen zu der starken Kraft?
So wie bei der Berechnung der Feynman-Diagramme für den elektromagnetischen Austausch die Coulomb-Kraft erscheint, ergibt die Berechnung der Feynman-Diagramme für den Pion-Austausch die starke Kernkraft.
Die Kraft ist dp/dt , die Impulsänderung, die Feynman-Diagramme organisieren diese Impulsübertragung von den Anfangsteilchen zum Endteilchen, und dies führt nach der Integration der implizierten Integrale zu der Kraft, die bei der Wechselwirkung erfahren wird.
PM 2Ring
Bert Barrois