İçeriğe geçmek için "Enter"a basın

Güçlü Etkileşim

Güçlü etkileşim, diğer adıyla güçlü nükleer kuvvet veya güçlü kuvvet, evrendeki dört temel kuvvetten biridir. Diğer temel kuvvetler kütleçekimelektromanyetizma ve zayıf etkileşimdir.

İsminden de anlaşılacağı gibi dört kuvvet arasındaki en güçlü olanıdır. Kütleçekimin 1038 katı kadar güçlü olmasına rağmen, güçlü etkileşim sadece birkaç femtometrelik mesafelerde etkindir. Daha net olmak gerekirse 10−15(0.000000000000001) metre kadar…

Genellikle biliminsanları güçlü etkileşimi iki kısımda incelerler: Renk kuvveti ve nükleer kuvvet. 0.8 fm ve daha kısa mesafelerde renk kuvveti proton ve nötron gibi atomaltı parçacıkları bir arada tutar. 1-3 fm arası mesafelerde, nükleer kuvvet atomaltı parçacıkları atom çekirdeğinde tutar.

Güçlü etkileşimin gluonlar tarafından yönetildiği düşünülür. Gluonlar güçlü etkileşim aracılığıyla kuarkları yapıştırırlar (glue – ing. yapıştırmak). Gluonlar kuarklar, antikuarklar ve diğer gluonlar arasında yer değiştirebilirler. Bu parçacıkların tamamı elektrik yüküne benzer renk yükü taşırlar. Renk yükü olan parçacıklar tıpkı elektrik yüklerini fotonlar aracılığıyla değiştirdikleri gibi gluonlarını değiştirirler.

Kuantum renk dinamiği kuramında, güçlü kuvvet kuarklar ve gluonlar arasındaki etkileşimdir. Kuantum renk dinamiği farklı renk yüklerini tanımlayan bir kuramdır. Kısaca, güçlü etkileşim kuarkları, antikuarkları, gluonları etkileyen ve gluonlar tarafından yönlendirilen temel kuvvettir.

Sadece kuarklar güçlü etkileşimden doğrudan etkilenirler. Hadronlar arasındaki güçlü kuvvet nükleer kuvvet olarak da bilinir. Güçlü etkileşim, kuarkları tek başlarına gözlemleyemememizin sebebidir. Bu olaya renk hapsi denir. Yani kurama göre sadece hadronlar gözlemlenebilir.

Renk Yükü

Renk güçlü kuvveti protonlar ve nötronları oluşturan kuarkları etkileyen nükleer kuvvettir. Renk güçlü kuvveti denmesinin nedeni tıpkı elektromanyetizma gibi güçlü kuvvetinde yüklerinin olmasıdır. En büyük farklılıksa elektromanyetizmada tek yük varken, güçlü kuvvette üç yük türü vardır. Bu yüklere kırmızı, mavi ve yeşil deniyor. Antiparçacıkları da anti-kırmızı, anti-mavi ve anti-yeşildir.

Elektromanyetik kuvvette olduğu gibi, aynı yükler birbirini iterken, zıt yükler birbirini çeker. Renk yükü olan bazı parçacıklar kuarklar ve antikuarklardır. Kuarkın türü kuarkın renk yüküyle alakalı değildir. Kuarklar temel parçacıklardır, yani kendilerinden daha küçük parçacıklara ayrılmazlar. Çünkü parçacıklar arasındaki güçlü kuvvetin doğası gereği, parçacıklar uzaklaştıkça bu kuvvet güçlenir.

Güçlü kuvvetin taşıyıcı parçacığı gluondur. Gluonların da renk yükü vardır. Bu durum, hem kuarkları hem de gluonları diğer parçacıklardan ayırır.

Renk Yükleri

Artık Güçlü Kuvvet

Bir nötronda veya protonda üç kuark birbirine bağlandığında, gluonların ürettiği güçlü etkileşim, hemen hemen hepsi kuarkları birlikte tutmak için harcandığından nötr hale gelmiş olur. Bunun sonucunda da kuvvet büyük oranda parçacıkta kalır. Ancak bunun çok küçük bir kısmı protonun veya nötronun dışına çıkabilir ve protonlarla nötronlar arasında hareket edebilir. Parçacıkları bir arada tutan temel kuvvet olan güçlü etkileşimin bir yan etkisi olarak ortaya çıkan bu olaya artık güçlü kuvvet denir.

Güçlü etkileşimden farklı olarak artık güçlü kuvvet kısa mesafede çok hızlı düşüş gösterir ve sadece çekirdek içinde birbirine yakın parçacıklar arasında etkindir. Ancak itici kuvvet elektromanyetizma daha yavaş düşüş gösterir ve tüm çekirdekte etkindir. Böylece atom numarası 82’den büyük olan atomların çekirdeklerinde nükleer kuvvet hemen hemen aynı kalırken, parçacıktaki toplam elektromanyetik kuvvet nihayetinde çekirdeği dağıtıncaya kadar atom numarasıyla yükselir. Fisyon, çekici güçlü etkileşimle itici elektrostatik kuvvet arasındaki bir çekişmedir. Fisyon tepkimelerinde kazanan, elektrostatik kuvvettir.

Artık güçlü kuvvet bağını kırarak ortaya çıkan enerji, radyoaktivite dediğimiz olayla yüksek hızlı parçacıklar ve gamma ışınları formunu alır. Birbirine yakın çekirdeklerin bozunmasından ortaya çıkan parçacıkların çarpışması, zincirleme nükleer reaksiyona sebep olan bu süreci hızlandırır. Uranyum-235 ve plütonyum-239 gibi ağır çekirdeklerin fisyonundan ortaya çıkan enerji nükleer reaktörlere ve atom bombalarına güç veren şeydir.

Kaynak 1
Kaynak 2