Elkarrekintza nuklear bortitz: berrikuspenen arteko aldeak

← Aurreko ezberdintasuna Hurrengo ezberdintasuna →

Ezabatutako edukia Gehitutako edukia

Lerroan

10:02, 15 abuztua 2020ko berrikusketa

Fisika nuklearrean eta partikulen fisikan, elkarrekintza nuklear bortitza da atomoaren barneko nukleoien arteko indar nuklear bortitza sortzen duen mekanismoa, eta ezagutzen diren lau oinarrizko elkarrekintzetako bat da, elektromagnetismoa, elkarrekintza ahula eta grabitazioarekin batera.

Oso irismen laburrekoa da ( $10^{-15}{\text{ m}}$ inguru, hots, femtometro bat), baina elkarrekintza nuklear bortitzaren intentsitatea elkarrekintza elektromagnetikoarens baino $137$ aldiz handiagoa da, elkarrekintza ahularena baino $10^{13}$ aldiz handiagoa, eta grabitazioarena baino $10^{38}$ aldiz handiagoa.

Indar nuklear bortitzak hadroi, mesoi eta barioi guztietan eragiten du, alegia quarkek eta antiquarkek osatutako partikuletan. Indar horren interakzioa gluoi izeneko bosoiek eragiten dute, fotoiek indar elektromagnetikoan eragiten duten antzera. Indar horrek eragiten du quarkak elkartuta egotea, baita barioiak (protoiak edo neutroiak, esaterako) eta mesoiak (pioi edo kaoiak kasu) eratzeko ere. Gainera, gai da protoiak eta neutroiak nukleo atomikoan mantentzeko, nahikoa intentsoa baita protoien arteko aldaratze-indarrari aurre egiteko; bi protoiren arteko indar nuklear bortitzari dagokion energia megaelektroi-volten ( ${\text{MeV}}$ ) ordenakoa da.

Harald Fritzsch (1943)
Murray Gell-Man (1929-2019)

Indar nuklear bortitzari ez dio eragiten partikulen karga elektrikoak: protoiek eta neutroiek berdin jasaten dute elkarrekintza bortitza. Indar nuklear bortitza azaltzen duen teoria kromodinamika kuantikoa da (quantum chromodynamics, QCD), eta Harald Fritzsch, Heinrich Leutwyler eta Murray Gell-Mann fisikariek 1973an proposatua.

Historia

Hogeigarren mendeko hirurogeita hamarreko hamarkada baino lehen, fisikariek ez zekiten egiazki zein mekanismok eusten zion nukleo atomikoaren batasunari. Bazekiten protoiek eta neutroiek osatzen zutela nukleoa; halaber zekiten ezen protoiek karga elektriko positiboa zutela eta neutroiak, berriz, elektrikoki neutroak zirela. Baina ezagutza hori kontraesanean zegoen une hartan onartutako fisikarekin, zeren protoien karga positiboaren kausaz, euren arteko aldaratze-indar izugarria agertu behar baitzen eta, horrek nukleoaren apurketa eragingo baitzuen; baina hori ez zen inoiz gertatzen, nukleoak egonkorrak baitziren (nukleo erradioaktiboen kasuaren salbuespenarekin). Beraz, teoria fisiko berri bat behar zen fenomeno hori azaltzeko.

Yukawa-ren eredua

Nukleoaren barruan zeuden indar elektromagnetiko aldaratzaileak konpentsatzeko, 1935ean Yukawa-k eredu teoriko bat postulatu zuen nukleoaren barnean indar oso bortitz batek eragin behar zuela proposatuz, esanez ezen indar horren irismena ezin zela izan nukleoaren erradioa bera baino handiagoa, inguruko nukleoek jasan ez zezaten, zeren bestela, unibertsoko nukleo guztiak kolapsatu egingo ziratekeen, masa nuklearreko konglomeratu handi bat eratzeko.

Yukawa espezializaturik zegoen fisika atomikoan eta ohituta zegoen tresna kuantikoekin. Bere ereduan, teoria original bat proposatu zuen indar nuklear bortitzaren izaera azaltzeko, horretarako garai hartan ezagutzen ez zen partikula bitartekari bat erabiliz, mesoi izenekoa, zeinaren masa protoiaren eta elektroiaren masen balioen tartekoa baitzen. Horretan, elektrodinamika kuantikoan garai hartan karga elektrikoen arteko elkarrekintza azaltzeko erabilitzen zen fotoi-trukearen ideiaz baliatu zen.

Hasieran, soilik proposamen teorikotzat hartu zen ideia, baina 1937an izpi kosmikoetan mota horretako partikula bat aurkitu ondoren —pioi izenekoa—, zientzialariek oso kontuan hartu zuten berak proposaturiko hipotesia. Dena den, gerora bestelako mesoiak aurkitzean, haren eredua desegokia zela ikusi zen; halere, mesoien bidezko teoria hark bultzada handia eman zion partikula azpiatomikoen arloko ikerketari. Nolanahi ere, 1947an pi mesoiaren aurkikuntza egin ondoren, Fisikako Nobel saria eman zioten 1949an.

Quarken eredua

Ikerketan aurreratu ahala, fisikariak ohartu ziren protoiak eta neutroiak ez zirela funtsezko partikulak, quark izeneko partikula txikiagoez osatutako partikulak baizik. Nukleoien arteko erakarpen handia zen quarkek protoien eta neutroien barruan elkartuta zuten indar oinarrizkoago baten bigarren mailako ondorioa. Hortaz, 1963an quarkak aurkitu ondoren, zientzialariek egokitu zuten teoria, hain zuzen ere indar horrek protoiak eta neutroiak osatzen zituzten gluoi eta quarken gainean eragin zezan.

Gaur egun kromodinamika kuantikoaren teoriak azaltzen du quarkek kolore-karga daramatela (izena gorabehera, “kolore” izen horrek ez du ikusten ditugun koloreen esanahi bera). Kolore-karga desberdina duten quarkak elkarrekintza bortitzaren ondorioz erakartzen dute elkar. Elkarrekintza hori gluoi izeneko bosoi batzuen bidez transmititzen da.

Elkarrekintza nuklear bortitzaren oinarrizko printzipioak

Erreferentziak

Bibliografia

Paul Davies (1986) The Forces of Nature, 2nd ed. Cambridge Univ. Press. ISBN-13: 978-0521313926
Richard Feynman (10 March 2017). The Character of Physical Law, with new foreword. MIT Press. ISBN 978-0-262-34173-8.
Schumm, Bruce A. (2004) Deep Down Things. Johns Hopkins University Press. ISBN13 9780801879715
Steven Weinberg (1993) The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe. Basic Books. ISBN 0-465-02437-8
Steven Weinberg (1994) Dreams of a Final Theory. Vintage Books. ISBN 0-679-74408-8
J.R. Etxebarria (1994) Teoria fisikoen oinarriak. Udako Euskal Unibertsitatea (UEU) ISBN: 84-86967-57-0

Ikus, gainera

Kanpo estekak

Datuak: Q11415
Multimedia: Strong nuclear force / Q11415

@@ 7. lerroa: / 7. lerroa: @@
 Indar nuklear bortitzak [[hadroi]], mesoi eta [[barioi]] guztietan eragiten du, alegia [[quark]]<nowiki/>ek eta antiquarkek osatutako partikuletan. Indar horren interakzioa [[gluoi]] izeneko [[bosoi]]<nowiki/>ek eragiten dute, [[fotoi]]<nowiki/>ek indar elektromagnetikoan eragiten duten antzera. Indar horrek eragiten du quarkak elkartuta egotea, baita barioiak ([[protoi]]<nowiki/>ak edo neutroiak, esaterako) eta mesoiak ([[pioi]] edo [[kaoi]]<nowiki/>ak kasu) eratzeko ere. Gainera, gai da protoiak eta neutroiak [[nukleo atomiko]]<nowiki/>an mantentzeko, nahikoa intentsoa baita protoien arteko aldaratze-indarrari aurre egiteko; bi protoiren arteko indar nuklear bortitzari dagokion energia megaelektroi-volten (<math>\text {MeV}</math>) ordenakoa da.<gallery widths="220" heights="120" perrow="2">
-Fitxategi:Harald Fritzsch, 2011.jpg|Harald Fritzsch
+Fitxategi:Harald Fritzsch, 2011.jpg|Harald Fritzsch (1943)
-Fitxategi:MurrayGellMannJI1.jpg|Murray GellMan
+Fitxategi:MurrayGellMannJI1.jpg|Murray Gell-Man (1929-2019)
 </gallery>Indar nuklear bortitzari ez dio eragiten partikulen [[karga elektriko]]<nowiki/>ak: protoiek eta neutroiek berdin jasaten dute elkarrekintza bortitza. Indar nuklear bortitza azaltzen duen teoria kromodinamika kuantikoa da (''quantum chromodynamics'', QCD), eta Harald Fritzsch, Heinrich Leutwyler eta [[Murray Gell-Mann]] fisikariek 1973an proposatua.
 == Historia ==
-Hogeigarren mendeko hirurogeita hamarreko hamarkada baino lehen, fisikariek ez zekiten egiazki zein mekanismok eusten zion nukleo atomikoaren batasunari. Bazekiten protoiek eta neutroiek osatzen zutela nukleoa; halaber zekiten ezen protoiek karga elektriko positiboa zutela eta neutroiak, berriz, elektrikoki neutroak zirela. Baina ezagutza hori kontraesanean zegoen une hartan onartutako fisikarekin, zeren protoien karga positiboaren kausaz, euren arteko aldaratze-indar izugarria agertu behar baitzen eta, horrek nukleoaren apurketa eragingo baitzuen; baina hori ez zen inoiz gertatzen, nukleoak egonkorrak baitziren (nukleo erradioaktiboen kasuaren salbuespenarekin). Beraz, teoria fisiko berri bat behar zen fenomeno hori azaltzeko.
+Hogeigarren mendeko hirurogeita hamarreko hamarkada baino lehen, fisikariek ez zekiten egiazki zein mekanismok eusten zion nukleo atomikoaren batasunari. Bazekiten protoiek eta neutroiek osatzen zutela nukleoa; halaber zekiten ezen protoiek karga elektriko positiboa zutela eta neutroiak, berriz, elektrikoki neutroak zirela. Baina ezagutza hori kontraesanean zegoen une hartan onartutako fisikarekin, zeren protoien karga positiboaren kausaz, euren arteko aldaratze-indar izugarria agertu behar baitzen eta, horrek nukleoaren apurketa eragingo baitzuen; baina hori ez zen inoiz gertatzen, nukleoak egonkorrak baitziren (nukleo erradioaktiboen kasuaren salbuespenarekin). Beraz, teoria fisiko berri bat behar zen fenomeno hori azaltzeko.[[Fitxategi:Hideki Yukawa 1951.jpg|thumb|Hideki Yukawa (1907-1981)|alt=|168x168px]]
 === Yukawa-ren eredua ===
+Nukleoaren barruan zeuden indar elektromagnetiko aldaratzaileak konpentsatzeko, 1935ean [[Hideki Yukawa|Yukawa]]-k eredu teoriko bat postulatu zuen nukleoaren barnean indar oso bortitz batek eragin behar zuela proposatuz, esanez ezen indar horren irismena ezin zela izan nukleoaren erradioa bera baino handiagoa, inguruko nukleoek jasan ez zezaten, zeren bestela, unibertsoko nukleo guztiak kolapsatu egingo ziratekeen, masa nuklearreko konglomeratu handi bat eratzeko.
-[[Fitxategi:Hideki Yukawa 1951.jpg|thumb|Hideki Yukawa (1907-1981)]]
-Nukleoaren barruan zeuden indar elektromagnetiko aldaratzaileak konpentsatzeko, 1935ean [[Hideki Yukawa|Yukawa]]-k eredu teoriko bat postulatu zuen nukleoaren barnean indar oso bortitz batek eragin behar zuela proposatuz, eta esanez ezen indar horren irismena ezin zela izan nukleoaren erradioa bera baino handiagoa, inguruko nukleoek jasan ez zezaten; bestela, unibertsoko nukleo guztiak kolapsatu egingo ziratekeen, masa nuklearreko konglomeratu handi bat eratzeko.
-Yukawa espezializaturik zegoen fisika atomikoan eta ohituta zegoen tresna kuantikoekin. Bere ereduan, teoria original bat proposatu zuen indar nuklear bortitzaren izaera azaltzeko, horretarako garai hartan ezagutzen ez zen partikula bitartekari bat erabiliz, ''[[mesoi]]'' izenekoa, zeinaren masa protoiaren eta elektroiaren masen balioen tartekoa baitzen. Horretan, ''elektrodinamika kuantikoa''n garai hartan karga elektrikoen arteko elkarrekintza azaltzeko erabilitzen zen fotoi-trukearen ideiaz baliatu zen.
+Yukawa espezializaturik zegoen [[fisika atomikoa]]<nowiki/>n eta ohituta zegoen tresna kuantikoekin. Bere ereduan, teoria original bat proposatu zuen indar nuklear bortitzaren izaera azaltzeko, horretarako garai hartan ezagutzen ez zen partikula bitartekari bat erabiliz, ''[[mesoi]]'' izenekoa, zeinaren masa protoiaren eta elektroiaren masen balioen tartekoa baitzen. Horretan, ''elektrodinamika kuantikoa''n garai hartan karga elektrikoen arteko elkarrekintza azaltzeko erabilitzen zen fotoi-trukearen ideiaz baliatu zen.
-Hasieran proposamen teorikotzat hartu zen ideia, baina 1937an [[Erradiazio kosmiko|izpi kosmiko]]<nowiki/>etan mota horretako partikula bat aurkitu ondoren —[[pioi]] izenekoa—, zientzialariek oso kontuan hartu zuten berak proposaturiko hipotesia. Dena den, gerora bestelako mesoiak aurkitzean, heren egokia desegokia zela ikusi zen; halere, mesoien bidezko teoria hark bultzada handia eman zion partikula azpiatomikoen arloko ikerketari. Nolanahi ere, 1947an pi mesoiaren aurkikuntza egn ondoren, Fisikako Nobel saria eman zioten 1949an.
+Hasieran, soilik proposamen teorikotzat hartu zen ideia, baina 1937an [[Erradiazio kosmiko|izpi kosmiko]]<nowiki/>etan mota horretako partikula bat aurkitu ondoren —[[pioi]] izenekoa—, zientzialariek oso kontuan hartu zuten berak proposaturiko hipotesia. Dena den, gerora bestelako mesoiak aurkitzean, haren eredua desegokia zela ikusi zen; halere, mesoien bidezko teoria hark bultzada handia eman zion [[partikula azpiatomiko]]<nowiki/>en arloko ikerketari. Nolanahi ere, 1947an pi mesoiaren aurkikuntza egin ondoren, Fisikako [[Nobel saria]] eman zioten 1949an.
+=== Quarken eredua ===
+Ikerketan aurreratu ahala, fisikariak ohartu ziren protoiak eta neutroiak ez zirela funtsezko partikulak, [[quark]] izeneko partikula txikiagoez osatutako partikulak baizik. Nukleoien arteko erakarpen handia zen quarkek protoien eta neutroien barruan elkartuta zuten indar oinarrizkoago baten bigarren mailako ondorioa. Hortaz, 1963an quarkak aurkitu ondoren, zientzialariek egokitu zuten teoria, hain zuzen ere indar horrek protoiak eta neutroiak osatzen zituzten [[gluoi]] eta quarken gainean eragin zezan.
+Gaur egun kromodinamika kuantikoaren teoriak azaltzen du quarkek [[Kolore karga|kolore-karga]] daramatela (izena gorabehera, “kolore” izen horrek ez du ikusten ditugun koloreen esanahi bera). Kolore-karga desberdina duten quarkak elkarrekintza bortitzaren ondorioz erakartzen dute elkar. Elkarrekintza hori [[gluoi]] izeneko [[bosoi]] batzuen bidez transmititzen da.
+== Elkarrekintza nuklear bortitzaren oinarrizko printzipioak ==
-[[1963]]an [[quark]]ak aurkitu ondoren zientzialariek teoria indar honek bere lana protoiak eta neutroiak osatzen zituzten [[gluoi]] eta [[quark]]en gainean egin zezan egokitu zuten. Beranduago zenbait denboraz ''hondarrezko elkarrekintza bortitz'' aurretik ''elkarrekintza bortitz'' bezala ezagutzen zena deitua izan zen, elkarrekintza indartsu berria ''kolore indarra'' deituz.
 == Erreferentziak ==
+== Bibliografia ==
+* Paul Davies (1986) ''The Forces of Nature'', 2nd ed. Cambridge Univ. Press. ISBN-13: 978-0521313926
+* Richard Feynman (10 March 2017). ''The Character of Physical Law, with new foreword''. MIT Press. ISBN <bdi>978-0-262-34173-8</bdi>.
+* Schumm, Bruce A. (2004) ''Deep Down Things''. Johns Hopkins University Press. ISBN13 9780801879715
+* Steven Weinberg (1993) ''The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe''. Basic Books. <nowiki>ISBN 0-465-02437-8</nowiki>
+* Steven Weinberg (1994) ''Dreams of a Final Theory''. Vintage Books. <nowiki>ISBN 0-679-74408-8</nowiki>
+* J.R. Etxebarria (1994) ''Teoria fisikoen oinarriak''. Udako Euskal Unibertsitatea (UEU) ISBN: 84-86967-57-0
 {{erreferentzia zerrenda}}
 == Ikus, gainera ==
+* [[Elektromagnetismoa]]
+* [[Grabitazio|Grabitazioa]]
 * [[Eredu Estandarra]]
 * [[Elkarrekintza nuklear ahula]]
+* [[Partikulen fisika]]
 == Kanpo estekak ==