Swoboda asymptotyczna
Z Wikipedii
Asymptotyczna swoboda lub swoboda asymptotyczna (z ang. - Asymptotic freedom) to w chromodynamice kwantowej (QCD) oznacza zjawisko w którym kwarki oddziałują ze sobą siłą, która, rośnie wraz z odległością między nimi.
Takie zjawisko zwane jest swobodą asymptotyczną i oznacza siłę oddziaływań silnych, która słabnie wraz z malejącą odległością między kwarkami.
Ten sprzeczny z intuicją proces, kiedy silne oddziaływanie staje się bardzo słabe przy bardzo małych odległościach i coraz mocniejsze, gdy kwarki oddalają się od siebie, teoretycznie przewidzieli w 1973 Frank Wilczek, David Gross i H. David Politzer, za co w 2004 otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki.
Kwarki mają właśnie taką asymptotyczną swobodę. Oddziaływanie silne jest coraz słabsze, w miarę jak kwarki zbliżają się do siebie. Oznacza to, że gdy kwarki są blisko siebie, paradoksalnie, zachowują się tak, jakby były swobodne, ale gdy oddalają się od siebie, łącząca je siła oddziaływania silnego robi się efektywnie coraz silniejsza. Mała odległość powoduje wysoką energię, a więc silne oddziaływanie słabnie przy wysokich energiach. W wypadku oddziaływania elektromagnetycznego jest całkiem odwrotnie. (patrz: Prawo Coulomba lub grawitacja).
Wiadomo, że siła działająca pomiędzy dwoma ładunkami elektrycznymi, czy dwoma masami (np. Ziemia i Słońcem) maleje z odległością (wprost proporcjonalnie i z kwadratem tej odległości). Nobliści z 2004 wykazali, że siły odpowiedzialne za wiązanie kwarków (elementarnych składników protonu czy neutronu) rosną w miarę zwiększania się odległości między nimi. Ten bardzo nieoczywisty efekt prowadzi do zjawiska zwanego uwięzieniem. Kwarki nigdy nie występują samodzielnie. Z kolei przy bardzo małych odległościach oddziaływanie praktycznie zanika, stąd też nazwa asymptotyczna swoboda.
W oddziaływaniach silnych zwanych też oddziaływaniami jądrowymi siły oddziaływania między dwoma obiektami (np. kwarkami lub nukleonami) rosną wraz z odległością między tymi obiektami. W przypadku grawitacji, magnetyzmu czy elektryczności jest odwrotnie, te siły słabły wraz z odległością. Im dalej od siebie położone są masy lub ładunki elektryczne - tym słabiej się przyciągają lub odpychają. Można to porównać do rozciągania gumki. Jeśli chcemy kwarki odsunąć od siebie, to napotkamy opór tym większy, im bardziej je chcemy rozdzielić. Kwarki są najbardziej wolne lub swobodne, kiedy są bardzo blisko siebie. Wtedy siła, jaka je spaja, jest najmniejsza.
Zwiększanie odległości między kwarkami powoduje iż włożona energia w ten proces jest na tyle duża, że dochodzi do kreacji pary kwark-antykwark. Początkowe kwarki zostają rozdzielone, ale natychmiast parują się z nowopowstałymi. Z tego powodu nie można zaobserwować w przyrodzie pojedynczych kwarków.
[edytuj] Literatura:
- D. Gross, F. Wilczek, Phys. Rev. Lett. 30, 1343 (1973)
- D. Gross, F. Wilczek, Phys. Rev. D 8, 3633 (1973)
- D. Gross, F. Wilczek, Phys. Rev. D 9, 980 (1974)
