Wie hält die bloße Bewegung von Gluonen Quarks zusammen?

Sie kennen die starke Kraft (diejenige, die Quarks zusammenhält). Nun, es funktioniert durch den Austausch von Gluonen, richtig? Wie also hält diese Kraft die Quarks zusammen? Ich meine, Sie können sich diesen Prozess so vorstellen, als würden drei Personen Bälle zwischen sich hin- und herschieben, richtig? Soweit ich weiß, würde das Werfen des Balls diese 3 Personen nicht dazu zwingen, in Reichweite zu bleiben. Ich hatte diese eine Idee, dass, wenn ein Gluon emittiert wird, dies zu einer Kraft führt, die das Quark in die entgegengesetzte Richtung drückt, aber das wäre zur Außenseite des Quarks, richtig? Bitte erklären Sie mir das. Jede Hilfe wäre hilfreich und wird sehr geschätzt.

Dasselbe kann über Photonen und ein Wasserstoffatom gefragt werden.

Antworten (5)

Sie sind auf eine der interessantesten Fragen von QED und QCD gestoßen, nämlich wie können wir die Anziehungs- und Abstoßungskräfte durch den Austausch der masselosen Mediatoren (Photon bzw. Gluon) modellieren? Die Antwort ist mathematisch sehr kompliziert und wenn wir in unserer alltäglichen klassischen Sicht nach einer Erklärung suchen, gibt es eine sehr schöne Analogie:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dies sind sehr schöne klassische analoge Erklärungen dafür, wie Impulserhaltungsgesetze durch den Austausch der Mediatorteilchen (in Ihrem Fall Gluonen) befolgt werden können. Für abstoßende Kräfte ist es einfacher zu verstehen, indem man Bälle aufeinander wirft, aber anziehende Kräfte sind klassisch etwas schwieriger zu verstehen, diese Bumerangs können eine schöne Analogie geben.

Wie können Photonen dazu führen, dass sich Ladungen anziehen?

Alle inneren Linien in einem Feynman-Diagramm sind Kraftträger, dh übertragen dp/dt konstruktionsbedingt, nicht nur die Eichbosonen. Siehe zum Beispiel das Diagramm für die Compton-Streuung. Gitter-QCD geht für direkte Lösungen auf dem Gitter, und daher ist das Konzept virtueller Teilchen nicht notwendig. Es ist ein anderer Berechnungsansatz, obwohl der Artikel Quarkpropagatoren in die Berechnungen einbezieht.

Sind krafttragende Teilchen immer virtuelle Teilchen?

Es ist sehr wichtig zu verstehen, dass dies normalerweise Mediatoraustausche sind, die unter Verwendung eines mathematischen Modells beschrieben werden, das virtuelle Teilchen (wie virtuelle Photonen) verwendet, obwohl im Fall von Gitter-QCD virtuelle Teilchen nicht notwendig sind.

das ist eine sehr schöne Analogie ... danke ... aber ich sehe nicht, wie ein virtuelles Photon (oder irgendein anderes Teilchen) um die beiden Teilchen herumgehen würde (zumindest nach den Gesetzen, die ich kenne) ... kann es auch Sie sagen mir die mathematische Erklärung (Sie wissen schon ... die, die keine wirkliche Analogie oder Intuition hat) ... danke im Voraus
Warum die Abwahl?
welche Abwahl?

Leider gibt es keine nette Antwort.

Die Antwort ist, dass die Quantenwelt seltsam ist und Ihr Bild von Bällen auf dieser Ebene nicht wirklich funktioniert.

Eine etwas bessere Antwort lautet: Die ausgetauschten Gluonen sind virtuell, das heißt, sie existieren nicht wirklich, was es ihnen ermöglicht, sich auf eine Weise zu verhalten, die klassisch verboten ist.

Warum haben Wissenschaftler dann überhaupt diese Antwort gefunden ... Ich meine, sie müssen gedacht haben, dass Quarks aus einem bestimmten Grund von der starken Kraft zusammengehalten werden, oder? Ein Grund, der mathematisch und logisch richtig funktioniert? ... Ich stimme Ihnen jedoch vollkommen zu, dass qm seltsam ist. Ich weiß, dass ich die 3-Personen-Ball-Analogie nicht verwenden kann, aber es ist die beste, die mir einfallen könnte ... Eine genauere wäre eine, bei der alle drei auf Skateboards sitzen, aber das würde nur beweisen, dass die Theorie falsch ist, denn wenn eine den Ball wirft, während er auf einem Skateboard sitzt, dann würde ihn das nur von den anderen beiden wegstoßen
Nun, die eigentliche Theorie ist eigentlich die Quantenfeldtheorie, und in dieser Hinsicht sind alle Begriffe von Teilchen bloße Analogien, damit sich die Mathematik intuitiver anfühlt. Die Ursprünge sowohl von qft als auch der starken Kraft (Quantenchromodynamik) sind sehr mathematisch

Die Leute-Bälle-auf-einander-werfen-Analogie funktioniert nicht wirklich. In der Quantenfeldtheorie geschehen alle Wechselwirkungen durch Teilchenaustausch, aber die Situation ist wirklich überhaupt nicht vergleichbar mit irgendeiner Analogie, die ich jemals in der klassischen Mechanik gehört habe. Die Erklärung liegt in der Mathematik.

Teilchen interagieren miteinander durch ein Feld (wie das elektromagnetische Feld oder das Eichfeld), und wenn wir die Gesetze der Quantenmechanik auf ein Feld anwenden, stellen wir fest, dass die Energie des Felds nur in diskreten Stücken (Quanten) auftreten kann. die wir mit Teilchen assoziieren. Beispielsweise ist für das elektromagnetische Feld das zugehörige Teilchen das Photon, sodass elektromagnetische Wechselwirkungen, vermittelt durch das elektromagnetische Feld, durch den Austausch von Photonen stattfinden.

Danke für die Antwort, aber elektromagnetische Wechselwirkungen haben eine logische Wechselwirkung, die zu Kräften führt ... zum Beispiel stoßen sich Elektronen ab, weil sie, wenn sie sich einem anderen Elektron nähern, ein Photon in Richtung dieses Elektrons emittieren, das dazu führt, dass es sich vom anderen Elektron wegbewegt (Drittes Newtonsches Gesetz) ... Aber das hat keine logische Erklärung
Die elektromagnetische Kraft kann auch anziehend sein. Die Kraft zwischen einem Proton und einem Elektron ist anziehend und wird auch durch den Austausch von Photonen vermittelt. Newtons drittes Gesetz hat in beiden Fällen nichts damit zu tun. Es ist eine sehr begrenzte und irreführende Analogie.
Nun, soweit ich weiß, ist das falsch, weil Protonen keine Grundteilchen sind, also müssten Sie tatsächlich das dritte Newtonsche Gesetz oder ein anderes Gesetz auf die drei darin enthaltenen Quarks anwenden
Wir wenden die Gesetze der Quantenchromodynamik an, um die Quarkstruktur des Protons zu erhalten, aber das ändert nichts an der Tatsache, dass es eine attraktive Wechselwirkung mit dem durch Photonen vermittelten Elektron hat. Wenn Sie jedoch nur Elementarteilchen bevorzugen, haben Elektron und Positron auch eine attraktive elektromagnetische Wechselwirkung.

Ein einfacher Grund, warum Ihre Ballwurf-Analogie irreführend ist, ist, dass Sie keine "virtuellen" Bälle werfen können, dh Bälle, deren Energie-Impuls-Verhältnis nicht stimmt. Außerdem sind die „Wechselwirkungspunkte“, an denen ein Teilchen das Austauschteilchen absendet und das andere es auffängt, nicht lokalisiert.

Wenn Sie mit der Geschichte über "Austauschteilchen" zu weit gehen, bricht sie zusammen. Ich würde die ganze Geschichte immer eher als eine grafische Darstellung mathematischer Ausdrücke betrachten. In der QFT ist zu viel los, besonders in der QCD, wo man aufgrund des Einschlusses nicht einmal freie Elementarteilchen finden würde.

Das Problem ist, dass unsere klassische Intuition auf dieser Ebene einfach falsch ist, daher ist es meiner Meinung nach zwecklos, zu versuchen, quasi-klassische Interpretationen zu konstruieren.

Die Analogie „Bälle aufeinander werfen“ gibt ein wirklich klares Bild für abstoßende Kräfte, aber nicht für anziehende Kräfte. Ich habe Versuche mit Bumerangs und Nicht-Loslassen gesehen, aber im Grunde funktioniert es nicht. Ich vermute, dass wir, obwohl es oft bei der Popularisierung von QED und anderen Kräften zu sehen ist, besser dran wären, es nicht zu verwenden. Verzeihung. Aber es ist mehr verwirrend als hilfreich.

Lassen Sie mich - vorsichtig - eine Alternative anbieten, die nicht ganz zufriedenstellend ist, aber wahrscheinlich besser ist, als auf "Es ist alles im theoretischen Quantenkram" zurückzugreifen.

Zwischen Partikeln gibt es ein Feld, das eine Funktion der Verschiebung zwischen ihnen ist. Diese Funktion kann als Fourier-Transformation erweitert werden - das ist nur grundlegende Mathematik. Das ist als stehende Sinus/Cosinus-Wellen sichtbar.

Nun kann eine stehende Welle als Summe zweier Wanderwellen ausgedrückt werden. C Ö S ( k X ) e ich ω T = ( e ich ( k X + ω T ) + e ich ( − k X + ω T ) ) / 2 . Wenn ein Teilchen eine der Wanderwellen absorbiert und das andere Teilchen die andere, dann bekommt jedes Teilchen einen gewissen Impuls. Diese Impulse sind gleich und entgegengesetzt und können anziehend oder abstoßend sein, je nachdem, welches Teilchen welche Welle absorbiert.

Danke für die Antwort ... aber was ist das Feld, das Sie erwähnt haben?
Für Ladungen und virtuelle Photonen ist es das übliche elektromagnetische Feld. Für QCD ist es eine Kraft zwischen Farben, die ähnlich (aber irgendwie anders) und viel stärker ist.
Ist Farbe nicht nur eine Eigenschaft? … Gibt es etwas wie die Farbkraft … Sie wissen schon, wie jede andere Kraft? Wenn ja, könnten Sie mir dann bitte eine Gleichung schicken, die die Farbkraft beschreibt ... die Schwerkraft hat eine Gleichung, der Elektromagnetismus hat eine Gleichung und alle anderen Feldkräfte haben Gleichungen, also muss die Farbkraft auch eine haben, oder? Danke im Voraus
Ja, es gibt eine Farbkraft. Farbe ist nicht nur ein Etikett. Rot zieht Anti-Rot auf die gleiche Weise an, wie positive (EM) Ladung negative Ladung anzieht. Kompliziert, weil es 3 Farben gibt und EM nur eine „Ladung“ hat, und weil es so viel stärker ist. QCD hat also eine Gleichung für den Lagrange (siehe zum Beispiel en.wikipedia.org/wiki/Quantum_chromodynamics ), aber im Gegensatz zu QED kann diese nicht auf die klassische Grenze übertragen werden, um das Coulombsche Gesetz und dergleichen zu erhalten. Du bekommst Haft. Was niemand richtig versteht.
Wie hält die bloße Bewegung von Gluonen Quarks zusammen?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v