Definitie

De sterke kernkracht of sterke wisselwerking is de sterkste van de vier fundamentele krachten uit de natuurkunde. De sterke kernkracht beïnvloedt alleen quarks en antiquarks en is verantwoordelijk voor het samenbinden van quarks, zodat deze hadronen kunnen vormen zoals protonen en neutronen. En dus ook kunnen samensmelten met andere protonen, waarbij hele grote energieën ontstaan en hoge temperaturen. Residuële effecten (samengevat in de Yukawa-potentiaal) reiken tot buiten het hadron en binden de neutronen en protonen. Vervolgens gaan de neutronen en protonen naar de kern van het atoom. Zonder deze kracht zouden de positief geladen protonen elkaar afstoten en zou een atoomkern niet kunnen bestaan. De sterke kernkracht ontstaat door het continue uitwisselen van krachtvoerende deeltjes tussen de quarks. Deze krachtdragende deeltjes heten gluonen (van het Engelse "glue", dat lijm betekent)

Quantumchromodynamica

Kwantumchromodynamica is de natuurkundige theorie die de wisselwerking tussen quarks en gluonen beschrijft. Kwantumchromodynamica is een onderdeel van het standaardmodel van de elementaire-deeltjesfysica en is een niet-abelse ijktheorie. Kwantumchromodynamica wordt vaak afgekort met QCD, uit de tijd dat de officiële spelling nog Quantumchromodynamica was en in lijn met het Engelse Quantum Chromodynamics.

Kwantumchromodynamica heeft twee karakteristieke eigenschappen:

  1. asymptotische vrijheid, geeft aan dat de interactie tussen quarks en gluonen zeer zwak is bij hoge energieën. Deze voorspelling van de kwantumchromodynamica werd voor het eerst in het begin van de jaren '70 van de twintigste eeuw ontdekt door David Politzer, Frank Wilczek en David Gross, dat hen in 2004 de Nobelprijs voor de natuurkunde opleverde. De kracht is niet goed te typeren, doordat je niet goed kan zeggen of de kracht sterk of zwak is. De zwaartekracht wordt bijvoorbeeld gekarakteriseerd door de constante van Newton en de elektromagnetische kracht door de elementaire elektrische lading. De sterke kracht wordt in een bepaalde schaal uitgedrukt in lengte, energie of massa, die via de constante HNC met elkaar verbonden zijn. De schaal komt ruwweg overeen met de massa van een proton.
  2. confinement geeft aan dat de kracht tussen quarks en gluonen niet verdwijnt,  wanneer ze ruimtelijk van elkaar gescheiden worden. Hierdoor komen quarks en gluonen nooit los voor, maar zijn ze altijd gebonden in hadronen. Dit is te verklaren met het feit dat er nooit vrij voorkomende quarks of gluonen zijn waargenomen.

De Ontdekking

Murray Gell-Mann en George Zweig stelde het bestaan van quarks al voor in het jaar 1960. Maar pas tien jaar later werd de quantumchromodynamica geformuleerd als theorie voor de sterke wisselwerking tussen quarks, die ze vasthoudt in protonen en neutronen. De eerste formuleringen kwamen van Yoichiro Nambu en van Murray Gell-Mann en Harald Fritzsch, op basis van vergelijkingn die Yang en Mills in een andere context hadden voorgesteld in 1954. Essentieel voor de succesvolle voorspellingen van de theorie was de ontdekking van de asymptotische vrijheid ( de eigenschap dat de sterke wisselwerking zwak wordt op de kleine afstanden ), waar David Gross, David Politzer en Frank Wilczek in 2004 de Nobelprijs voor kregen.

 Kracht:  Relatieve Magnitude  Reikwijdte
 Sterke Kernkracht  1040  1/r7


















Comments