СИ́ЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕ́ЙСТВИЕ

СИ́ЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕ́ЙСТВИЕ, од­но из че­ты­рёх фун­да­мен­таль­ных взаи­мо­дей­ст­вий при­ро­ды, ин­тен­сив­ность ко­то­ро­го зна­чи­тель­но боль­ше, чем у др. ти­пов взаи­мо­дей­ст­вий – элек­тро­маг­нит­но­го, сла­бо­го и гра­ви­та­ци­он­но­го. С. в. обес­пе­чи­ва­ет ста­биль­ность ад­ро­нов и атом­ных ядер. Ра­нее под С. в. по­ни­мали взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду про­то­на­ми и ней­тро­на­ми яд­ра пу­тём об­ме­на пио­на­ми и др. ме­зо­на­ми. Это ес­те­ст­вен­но объ­яс­ня­ло ко­рот­ко­дей­ст­вие ядер­ных сил. Пер­вую тео­рию ядер­ных сил пред­ло­жил Х. Юка­ва в 1935. Да­лее ста­ло яс­но, что про­то­ны, ней­тро­ны, пи-ме­зо­ны и др. силь­но­взаи­мо­дей­ст­вую­щие час­ти­цы (ны­не их от­кры­то бо­лее ты­ся­чи) со­сто­ят из бо­лее фун­дам. час­тиц – квар­ков. Ис­тин­но фун­дам. С. в. ме­ж­ду квар­ка­ми осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пу­тём об­ме­на глюо­на­ми – кван­та­ми глю­он­но­го по­ля (см. Кван­то­вая хро­мо­ди­на­ми­ка), ана­ло­гич­но то­му, как элек­тро­маг­нит­ное взаи­мо­дей­ст­вие осу­ще­ст­в­ля­ет­ся об­ме­ном фо­то­на­ми – кван­та­ми элек­тро­маг­нит­но­го по­ля. Ядер­ные же взаи­мо­дей­ст­вия яв­ля­ют­ся вто­рич­ны­ми.

С. в. ме­ж­ду квар­ка­ми свя­за­но с на­ли­чи­ем у квар­ков кван­то­во­го чис­ла, на­зы­вае­мо­го цве­том, и цве­то­во­го за­ря­да. Квар­ки бы­ва­ют 3 цве­тов и под­чи­ня­ют­ся прин­ци­пу сим­мет­рии от­но­си­тель­но пре­об­ра­зо­ва­ний в про­стран­ст­ве цве­та с груп­пой сим­мет­рии SU(3). Глюо­ны – пе­ре­нос­чи­ки С. в. – име­ют 8 цве­тов. Бла­го­да­ря С. в. квар­ки об­ра­зу­ют «бес­цвет­ные» свя­зан­ные со­стоя­ния. К ним от­но­сят­ся ба­рио­ны, со­стоя­щие из 3 квар­ков, и ме­зо­ны, со­стоя­щие из квар­ка и ан­тик­вар­ка. Квар­ки за­пер­ты внут­ри ба­рио­нов и ме­зо­нов и не мо­гут су­ще­ст­во­вать в сво­бод­ном со­стоя­нии; это яв­ле­ние на­зы­ва­ет­ся удер­жа­ни­ем цве­та или кон­файн­мен­том.

С. в., в от­ли­чие от элек­тро­маг­нит­но­го, име­ет ко­неч­ный ра­ди­ус дей­ст­вия и по-раз­но­му ве­дёт се­бя на разл. мас­шта­бах. На ма­лых рас­стоя­ни­ях оно опи­сы­ва­ет­ся за­ко­ном Ку­ло­на с эф­фек­тив­ным за­ря­дом, ко­то­рый ло­га­риф­ми­че­ски убы­ва­ет с умень­ше­ни­ем рас­стоя­ния и рас­тёт с его уве­ли­че­ни­ем. По­это­му на ма­лых рас­стоя­ни­ях квар­ки яв­ля­ют­ся поч­ти сво­бод­ны­ми час­ти­ца­ми, что бы­ло экс­пе­ри­мен­таль­но про­ве­ре­но на ус­ко­ри­те­лях в опы­тах по рас­сея­нию ад­ро­нов. Это яв­ле­ние опи­сы­ва­ет­ся урав­не­ния­ми кван­то­вой хро­мо­ди­на­ми­ки и по­лу­чи­ло назв. асим­пто­ти­че­ской сво­бо­ды. На боль­ших рас­стоя­ни­ях глюо­ны об­ра­зу­ют стру­ны, на­тя­ну­тые ме­ж­ду квар­ка­ми и удер­жи­ваю­щие их от раз­лё­та (т. н. струн­ные мо­де­ли ад­ро­нов); этим объ­яс­ня­ет­ся кон­файн­мент квар­ков. Ес­ли уве­ли­чить на­тя­же­ние, то стру­на рвёт­ся и на кон­цах об­ра­зу­ют­ся но­вые кварк и ан­тик­варк, ко­то­рые вхо­дят в со­став вновь об­ра­зо­вав­ших­ся «бес­цвет­ных» ад­ро­нов. В ре­зуль­та­те вме­сто квар­ков об­ра­зу­ют­ся ад­рон­ные струи. В от­ли­чие от фо­то­нов, глюо­ны из-за на­ли­чия цвет­но­го за­ря­да так­же взаи­мо­дей­ст­ву­ют ме­ж­ду со­бой и за­пер­ты внут­ри ад­ро­нов, как и квар­ки. Су­ще­ст­во­ва­ние глюо­нов бы­ло под­твер­жде­но в экс­пе­ри­мен­тах на ус­ко­ри­те­лях по изу­че­нию ад­рон­ных струй.

В С. в. ме­ж­ду ад­ро­на­ми со­хра­ня­ют­ся все кван­то­вые чис­ла и сим­мет­рии: цве­то­вой за­ряд, чёт­ность, за­ря­до­вое со­пря­же­ние, об­ра­ще­ние вре­ме­ни, а так­же сорт (аро­мат) квар­ков.