Edukira joan

«Elkarrekintza nuklear bortitz»: berrikuspenen arteko aldeak

Testua osatutzat jotzen dut, egi beharreko orrazketa txiki batzuk gorabehera.
(testua osatzen ari naiz.)
(Testua osatutzat jotzen dut, egi beharreko orrazketa txiki batzuk gorabehera.)
Oso irismen laburrekoa da (<math>10^{-15} \text { m}</math> inguru, hots, [[femtometro]] bat), baina elkarrekintza nuklear bortitzaren intentsitatea elkarrekintza elektromagnetikoarena baino <math>137</math> aldiz handiagoa da, elkarrekintza ahularena baino <math>10^{13}</math> aldiz handiagoa, eta grabitazioarena baino <math>10^{38}</math> aldiz handiagoa.
 
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 [[Neutroi|neutroiak]], esaterako) eta mesoiak ([[pioi]] edo [[kaoi]]<nowiki/>ak kasu) eratzea 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 (1943)
Fitxategi:MurrayGellMannJI1.jpg|Murray Gell-Man (1929-2019)
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.
 
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 erabilitzenerabiltzen zen fotoi-trukearen ideiaz baliatu zen.
 
Hasieran, soilik proposamen teorikotzat hartu zen ideia, baina 1937an [[Erradiazio kosmiko|izpi kosmiko]]<nowiki/>etan berak aipatutakoaren antzeko partikula bat aurkitu ondoren —[[pioi]] izenekoa—, zientzialariek oso kontuan hartu zuten berak proposaturikoberaren 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 Yukawari.
 
=== Quarken aurkikuntza ===
Ikerketan aurreratu ahala, fisikariak ohartu ziren protoiak eta neutroiak ez zirela funtsezko partikulak, [[quark]] izeneko partikula txikiagoez osatutako partikulak baizik. Izatez, nukleoien arteko erakarpen handia quarken arteko indar oinarrizkoago baten bigarren mailako ondorioa zen, quarkak protoien eta neutroien barruan elkartuta zituenamantentzen zituen indarrarena. Hain zuzen ere, 1963an quarkak aurkitu ondoren, zientzialariek egokitu egin zuten teoria, quarken arteko indar hori [[gluoi]] izeneko bosoien bitartez gauzatzen zela azalduz.
 
Gaur egun '''''kromodinamika kuantikoa''''' (''quantum chromodynamics'', QCD) izeneko teoriak azaltzen du quarkek [[Kolore karga|kolore-karga]] daramatela —izena gorabehera, “kolore”“''kolore''” izen horrek ez du ikusten"''ikusi''" ohi ditugun koloreen esanahi bera—. Kromodinamika kuantikoaren arabera, nukleo atomikoa elkartuta mantentzen duen pioi-eremu horibatek hadroien barne-osagaietan —quarketan—, eragiten duen benetako indar nuklear bortitzaren hondar-efektu bat baino ez da. Izan ere, quark-enquarken arteko indarrak gluoien eraginez sortzen dira, eta indar horiek hain dira indartsuakintentsuak, ezen "''kolorearen konfinamendua deritzona''" eragiten baitute. KoloreZehazki, kolore-karga desberdina duten quarkakquarkek elkarrekintza bortitzaren ondorioz erakartzen dute elkar. Elkarrekintza hori [[gluoi]] izeneko [[bosoi]] batzuen bidez transmititzen da. Horrela quarkak elkarri lotuta mantentzen dituzten indarrak neutroieidira benetan neutroiak eta protoieiprotoiak lotutaosatzen dituztenak eta nukleoan elkartuta mantentzen dituztenak. bainoOrdutik askozaurrera, indartsuagoakprotoiak diraeta neutroiak ez ziren oinarrizko partikulatzat hartuak izan, quarkez osatuak baizik.
 
== Elkarrekintza nuklear bortitzaren oinarrizko printzipioak ==
 
==== Leptoiak ====
Leptoiei ez die elkarrekintza bortitzak eragiten, baina bai interakzio ahulak. Leptoi batzuek karga elektrikoa dute, baina beste batzuek ez.
Leptoiei ez die elkarrekintza bortitzak eragiten, baina bai interakzio ahulak; gainera, leptoiek karga elektrikoa badute, interakzio elektromagnetikoak ere eragiten die. Hiru leptoi kargadun daude: [[Elektroi|elektroia]], [[Muoi|muoia]] eta [[Tau (partikula)|tau partikula]]. Gainerakoak, hiru neutrinoak ([[Elektroi neutrino|elektroi-neutrinoa]], [[Muoi neutrino|muoi-neutrinoa]] eta [[Tau neutrino|tau-neutrinoa]]), kargarik gabeak dira, eta interakzio ahulak soilik eragiten die. Neutrinoak oso zailak dira detektatzen, eta masarik izatekotan, oso txikia delako ustea da nagusi.
 
* Karga elektrikoa duten leptoiei elkarrekintza elektromagnetikoak ere eragiten die. Hiru leptoi kargadun daude: [[Elektroi|elektroia]], [[Muoi|muoia]] eta [[Tau (partikula)|tau partikula]].
Leptoiei ez die elkarrekintza bortitzak eragiten, baina bai interakzio ahulak; gainera, leptoiek karga elektrikoa badute, interakzio elektromagnetikoak ere eragiten die. Hiru leptoi kargadun daude: [[Elektroi|elektroia]], [[Muoi|muoia]] eta [[Tau (partikula)|tau partikula]].* Gainerakoak, hiru—hiru neutrinoak, ([[Elektroi neutrino|elektroi-neutrinoa]], [[Muoi neutrino|muoi-neutrinoa]] eta [[Tau neutrino|tau-neutrinoa]]), kargarik gabeak dira, eta interakzioelkarrekintza ahulak soilik eragiten die. Neutrinoak oso zailak dira detektatzen, eta masarik izatekotan, oso txikia delako ustea da nagusi.
 
==== Quarkak ====
Quarkak leptoiak baino astunagoak dira, eta karga elektriko frakzionarioa dute, <math>2/3</math> edo <math>-1/3 </math> aldiz elektroiarena. Quarkek <math>1/2 </math> balioko spina duten partikulak dira, eta, ondorioz, [[Fermioi|fermioiak]]. Quarkak, pisuariMasari eta tamainari dagokionez, quarkak [[Gluoi|gluoien]] antzeko partikulak dira.
 
Quarkak dira lau oinarrizko elkarrekintzak jasaten dituzten oinarrizko partikula bakarrak. Leptoiekin batera, materia guztia osatzen dute. Sei motatako quarkak daude (<math>d</math>, <math>u</math>, <math>s</math>, <math>c</math>, <math>b</math> eta <math>t</math> sinboloez adierazten direnak) eta bakoitza bere antipartikula du (<math>\bar {d}</math>, <math>\bar {u}</math>, <math>\bar {s}</math>, <math>\bar {c}</math>, <math>\bar {b}</math> eta <math>\bar {t}</math> sinboloak, hurrenez hurren) ''antiquarka'' deritzona, eta ondoko taulan aderi diren izen eta ezaugarriak dituztenak.<ref name=":0" />.<blockquote>
{| class="wikitable"
|+
|<math>\text {180.000}</math>
|}
</blockquote>
 
=== Bosoiak ===
Mekanika kuantikoan, bosoiak dira ''Bose–Einsteinen estatistikei'' jarraitzen dieten partikulak. Bosoiak oinarrizkoak izan daitezke —hala nola ''fotoiak''— edo konposatuak —''mesoiak''—. Bosoi gehienak partikula konposatuak dira, baina Eredu Estandarrean bost motatako oinarrizko bosoiak daude:
 
* lau ''bosoi bektorialakbektorial'' (<math>1</math> balioko spina dute): ''fotoiak'' (<math>\gamma</math>), ''gluoiak'' (<math>g</math>, zortzi motatakoak), <math>Z^0</math> ''bosoia'' (karga elektrikorik gabea) eta <math>W^+</math> eta <math>W^-</math> ''bosoiak'' (kargadunak)
* ''bosoi eskalarraeskalar'' bat, berriki detektaturiko [[Higgs bosoi|''Higgs-en bosoia'']].
 
Teoriaren arabera, horiez gain seigarren ''bosoi tentsorial'' batbatek (<math>2</math> balioko spina lukeena) egon behar luke, elkarrekintza grabitatorioaren indar-bitartekaria litzatekeena eta, horregatik, [[Grabitoi|''grabitoia'']] deritzona. Oinarrizko partikula hipotetiko bat izaten jarraitzen du, eredu estandarrean grabitazioa txertatzeko orain arteko saiakera guztiek porrot egin baitute.
 
==== Gluoiak ====
 
ElkarrekintzaGluoiak dira elkarrekintza nuklear bortitzari dagozkion indar-bitartekariak dira.—alegia, Elkarrekintzaelkarrekintza bortitzari dagozkion truke-partikulak dirapartikulak—, bereziki quarketan eragiten dutenak. Masa eta karga elektriko nulua dute, eta <math>1</math> balioko spina.
[[Fitxategi:Bosons-Hadrons-Fermions-RGB-png2.png|thumb|400x400px|Eskema honetan erakusten da nola sailkatzen diren hadroiak beste bi partikula azpiatomikoekin batera, alegia, bosoi eta fermioien artean.|alt=]]
=== Hadroiak ===
Partikula azpiatomikoak dira, elkarrekintza bortitzak nukleoan mantentzen dituenak. Bi motatako [[Hadroi|hadroiak]] daude (kasu "exotikoak" kontuan hartu gabe):
 
==== Barioiak ====
[[Barioi|Barioiak]] kolore-kargak desberdineko hiru quarkez osatuta daude. Guztira, kolore-karga "neutroa" edo "zuria" dutela esaten da, hiru kolore-kargak konpentsatuta baitauzkate. Protoiak et neutroiak barioak dira, eta [[nukleoi]] izena ere ematen zaie. Barioi isolatuek fermioien gisako portaera dute.
==== Mesoiak ====
[[Mesoi|Mesoiak]] quark batek eta antiquark batek osatutako partikulak dira. Mesoiek bosoien gisako portaera dute. Mesoien artean [[Pioi|pioiak]] eta [[Kaoi|kaoiak]] daude, besteak beste. Mesoi guztiak ezegonkorrak dira, eta mikrosegundo-ehunenetako baino [[erdibizitza]] dute, gehienez.
 
Partikulen fisikan, mesoiek bosoien gisako portaera dute eta elkarrekintza bortitzaren indar-bitartekariak dira.
 
=== Quarkak protoi eta neutroiaren osagaiak ===
Quarken arteko ezaugarri bereizgarria elkarrekintza bortitza da, nahiz eta ekarrekintzaelkarrekintza elektromagnetikoan eta ahulean ere parte hartzen duten.<ref name=":0">{{erreferentzia|izena=https://zthiztegia.elhuyar.eus/terminoa/eu/quark|abizena=Antton Gurrutxaga, "Quark", Zientzia eta Teknologiaren Hiztegi Entziklopedikoa.|urtea=|izenburua=|argitaletxea=|orrialdea=|orrialdeak=|ISBN=|hizkuntza=eu}}</ref> Ez dira bakarka ageri, beste partikula batzuetan "konfinaturik" baizik. Badira hiru quarkez osatutakoak ([[hadroi]] deritze), hala nola protoiak edo neutroiak. Quarkbestalde, quark eta antiquark bat elkartzen direnean, [[Mesoi|mesoiak]] sortzen dira. Bi mota horiek ezin dira gaur egun oinarrizko partikulatzat hartu, partikula konposatutzat baizik.
 
<gallery widths="200" heights="160">
Fitxategi:Neutrón-Estructura de Quarks.png|Neutroia bi ''beherantz-''quarkez eta ''gorantz-''quark batez dago osatuta.
Fitxategi:Quarks.gif|Neutroi baten barne-egitura, quarken elkarketako indar nuklear bortitza gluoien truke gisa adieraziz.
</gallery>
</gallery>[[Fitxategi:Hadron colors.svg|thumb|455x455px|Hadroiek beti dute kolore-karga nulua.]]
 
== Atomoen nukleoen barneko indarrak ==
[[Fitxategi:Hadron colors.svg|thumb|455x455px|Hadroiek beti dute kolore-karga nulua.]]Hogeigarren mendeko hogeita hamarreko urteen aurretik uste zen, nukleoaren barneko partikula bakarrak protoia eta neutroia zirela, eta horiek oinarrizko partikulak zirela. Garai haietan, partikula horiek nukleoaren barnean batera egon ahal izateko, beren artearteanartean indar bortitz erakarle bat existitzen zela uste zen, gaur egun '''''hondar-indar bortitza''''' deritzona. Gure egunotako ereduaren arabera, nukleoaren kohesioa sorrarazten duena hondar-indar bortitz hori da, eta protoiek, neutroiek eta gainerako hadroiek (barionek zein mesoiek) igorritako [[Pioi|pioiei]] lotutako indar-eremu gisa interpretatzen da.
 
Kromodinamika kuantikoaren arabera, nukleo atomikoa elkartuta mantentzen duen pioi-eremu hori hadroien barne-osagaietan —quarketan— eragiten duen benetako indar bortitzaren hondar-efektu bat baino ez da. Quarkak elkarri lotuta mantentzen dituzten indarrak neutroiaknukleo etabarnean protoiak nukleoanaldaratzeko elkartutasortzen mantentzendiren dituztenakindar elektrikoak baino askoz indartsuagoak dira. Izan ere, quark-en arteko indarrak gluoien eraginez sortzen dira, eta hain dira indartsuak, ezen kolorearen konfinamendua deritzona eragiten baitute. Horrek eragotzi egiten du tenperatura arruntetan quarks biluziak ikustea; nukleo astunetan, berriz, posible da protoi edo neutroi batzuk fisio nuklearraren bidez bereiztea edo nukleo atomikoko partikula azkarrekin bonbardatzea.
 
=== QuarkekQuarken kolore-karga ===
Quarkak, antiquarkak eta gluoiak dira kolore-karga ez-nulua duten oinarrizko partikula bakarrak, eta horregatik horietxek dira elkarrekintza bortitzean parte hartzen dutenak. Gluoiak indar bortitzaren eramaileak edo indar-bitartekariak dira, eta eurak dira quarkak elkarri lotuta mantentzen dituztenek, horrela bestelako partikula batzuk osatzeko.
 
Quarkek sei motatako kolore-karga mota izan ditzaketedezakete: ''gorria'', ''urdina'', ''berdea'', ''antigorria'', ''antiurdina'' eta ''antiberdea.'' Kolore-karga antigorriakantigorria, antiurdinakantiurdina eta antiurdinakantiberdea dagozkienerlazionaturik daude, hurrenez hurren, karga gorriarekin, urdinarekin eta berdearekin, erlazionatutahain daudezuzen ere, karga elektriko negatiboak eta positiboak elkarrekin erlazionaturik dudendauden antzera. GluoiekHadroiek, bestalde, kolore-karga konplexuagoa dute: euren kolore-karga beti da kolore baten eta mota desberdinetako antikolore baten konbinazioa; adibidez, gluoi gorri-antiurdina edo gluoi berde-antigorria izan daiteke). Nolanahi ere, guztira, hadroiek kolore-karga nulua dute.
 
=== Indar nuklear sendoa hondar-indar gisa ===
Atomo-nukleoaren osagaiak elkartuta mantentzen dituen indarra elkarrekintza nuklear bortitzari lotuta dago, gaur egun badakigu protoiak eta neutroiak quarken eta gluoien arteko elkarrekintzaren hondar-indarra dela. Molekulak eratzeko atomoen artean agertzen diren lotura-indarren efektuaren antzekoa izango litzateke elkarketa hori, nolabait esateko molekuletako lotura-indar horiek karga elektrikoen indar elektromagnetikoari aurre egiten dieten antzera. Dena den, quarken arteko hondar-indarra oso izaera desberdinekoa da. Kromodinamika kuantikoaren aurretik, uste zen nukleoko protoiak elkartuta zituen hondar-indar ekintzaorihori elkarraelkarrekintza nuklear bortitzaren funtsa zela. Ordea, gaur egun onartzen da protoiak lotzen dituen indarra quarken arteko kolore-indarraren bigarren mailako efektu bat dela, eta,; beraz, quarken arteko elkarrekintzak indar bortitzaren funtsezko islatzat hartzen dira.
 
La fuerza nuclear fuerte entre nucleones se realiza mediante piones, que son bosones másicos, y por esa razón esta fuerza tiene tan corto alcance. Cada neutrón o protón puede "emitir" y "absorber" piones cargados o neutros, la emisión de piones cargados comporta la transmutación de un protón en neutrón o viceversa (de hecho en términos de quarks esta interacción se debe a la creación de un par quark-antiquark, el pión cargado no será más que un estado ligado de uno de los quarks originales y más un quark o antiquark de los que se acaban de crear). La emisión o absorción de piones cargados responden a alguna de las dos interacciones siguientes:
 
Nukleoien arteko indar nuklearra pioien bidez egiten da —masa-bosoiak dira—, eta horregatikhorrexegatik du indar horrek hain irismen laburra. Neutroi edo protoi bakoitzak pioi kargatuak edo neutroak igorri eta xugatuxurgatu egin ditzake; pioi kargatuak igorriz gero, protoi bat neutroi bihurtzen da; edo, alderantziz Kargatutako pioien emisioa edo xurgapena bi elkarrekintza hauetako bati dagokio:
 
<math display="block">p^+ + n^0 \to (n^0 + \pi^+) + n^0 \to n^0 + (\pi^+ + n^0) \to n^0 + p^+,</math><math display="block">n^0 + p^+ \to (p^+ + \pi^-) + p^+ \to p^+ + (\pi^- + p^+) \to p^+ + n^0.</math>
1.133

edits