По современным представлениям сильные взаимодействия осуществляются путем обмена между кварками безмассовыми частицами со спином 1 и нулевой массой покоя. Эти частицы называются глюонами (в переводе с английского языка глюон означает клей). Обмен глюонами между кварками меняет их цвет, но оставляет неизменными все остальные квантовые числа, т.е. сохраняет аромат кварка. Как и кварки, глюоны являются «цветными» частицами, но поскольку каждый глюон изменяет цвета сразу двух кварков (кварка, который испускает глюон, и кварка, который поглотил глюон), то глюон окрашен дважды, неся на себе цвет и антицвет, отличный от цвета.
Из трех цветов и антицветов можно составить всего девять комбинаций. Каждой такой окрашенной комбинации соответствует глюон, следовательно, возможно существование восьми глюонов, обладающих характеристикой «цвет». Глюоны электрически нейтральны и не обладают слабым взаимодействием. Глюоны взаимодействуют только с кварками и другими глюонами.
Взаимодействие глюонов между собой приводит к тому, что силовые линии цветного взаимодействия кварков представляют собой жгут силовых линий, протянутый между кварком и антикварком. Это отличается от электромагнитного взаимодействия, в котором силовые линии расходятся от их источника - электрического заряда - веером, ибо виртуальные фотоны, испущенные одновременно источником, не взаимодействуют друг с другом. Сами глюоны, имея цветовые заряды, становятся источниками новых глюонов, число которых нарастает по мере их удаления от кварка.
Такая картина взаимодействия соответствует зависимости потенциальной энергии взаимодействия между кварками от расстояния между ними, показанной на рис. 4.2.1 До расстояния r < 10-13 см зависимость U(r) имеет воронкообразный характер, причем сила цветового заряда в этой области расстояний относительно невелика, при этом кварки в этой области расстояний можно в первом приближении рассматривать как свободные, невзаимодействующие частицы. Это явление носит специальное название асимптотической свободы кварков при малых r.
Однако, при r больше некоторого критического rкр ≈ 10-13 см, величина
потенциальной энергии взаимодействия U(r) становится прямо пропорциональной величине r. Отсюда следует, что сила F = -dU/dr = const не зависит от расстояния.
|