La interacción electromagnética tiene el electromagnetismo clásico como su límite clásico. ¿Es posible describir clásicamente las interacciones fuertes y débiles clásicamente?
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Las partículas que se comunican a la interacción Débil, yo.e Bosones W y Z bosones son enormes. Así, a diferencia de Electromagnetismo que es comunicado por la masa de partículas(Fotones), la interacción débil tiene un muy corto alcance.
Para Massive particles el Potencial de interacción cae como
$V(x) = -K \frac{1}{r} e^{-m r} $
El rango de esta fuerza es aproximadamente igual a 1/m.
La fuerza fuerte es comunicada por los gluones que como masa, de Modo que uno puede preguntarse si ellos tienen una larga varió de interacción como la EM. Sin embargo, este efecto se llama el color de aislamiento entra en juego. La explicación completa de color confinamiento es bastante técnico, y requiere mucho estudio. Pero en líneas generales, Se dice que el color de los cargos no existen en forma aislada. Si desea Separar quark quark anti pares en mesones, a una distancia R de una requiere una energía proporcional a R. por Lo que uno requiere una cantidad infinita de energía para separar los mesones en sus quarks constituyentes. Debido a que todas las partículas que vemos, Bariones, mesones y así sucesivamente, no son de color. Fuerza fuerte es también un muy corto plazo de la fuerza. (un par de femto metros citado de la WIKI). Así que no hay mucho osciló clásica de campos asociados con fuerzas fuertes y débiles.
GP.
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La fuerza electrostática entre los electrones y los protones (en los términos clásicos) varía como $1/r^2$, por lo que cuando el electrón y el protón son separados por una gran distancia de la fuerza llega a 0, por tanto, a gran distancia de los electrones y protones de convertirse en libre de partículas. Tenga en cuenta que cuando el electrón y el protón son muy cerca de la fuerza entre ellos aumenta hasta el infinito. También tenga en cuenta que para la fuerza electrostática hay dos cargos: $+$$-$.
La fuerza fuerte es llamado el color de la fuerza porque hay 3 diferentes tipos de color "cargos" en Cromodinámica Cuántica (QCD), a diferencia del caso de la electrostática, el cual sólo tiene 2 cargas. (No hay "real" de los colores, o por supuesto, los físicos solo uso el término de color, ya que hay 3 colores primarios, que coincide con los nombres necesarios para las 3 diferentes "cargos" de los quarks.) Una de las razones por las que el color fuerte de la fuerza entre dos o tres quarks es diferente de la fuerza electrostática entre un electrón y un protón es que la fuerza de los portadores de la fuerza fuerte (la masa de los gluones) son también de color por lo tanto, los gluones son también fuertemente atraídos el uno al otro. Mientras que en la electrostática caso, la fuerza de los transportistas virtual (fotones) son sin cargos, por lo que dos fotones virtuales no se atraen el uno al otro.
El color de la fuerza entre dos (o tres) de los quarks es muy diferente a la de la fuerza electrostática entre dos cargas. En muy simplificada, el modelo se puede pensar sobre la fuerza entre dos quarks como variable como $r$ o $r^2$. Primero de todo, tenga en cuenta que cuando se $r\rightarrow 0$ la fuerza llega a 0. Esta es la libertad asintótica de el color de la fuerza de que fue descubierto en 1973 y para que Bruto, Wilczek y Politzer fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 2004. Esto significa que a muy altas energías (y de distancias cortas) los quarks actúan como partículas libres y el color de la fuerza es pequeña.
Sin embargo, cuando se $r\rightarrow \infty$ la fuerza va a $\infty$. Este modelo de una fuerza que aumenta con la distancia, es otra afirmación del principio de color confinamiento en QCD. El hecho de que los gluones va a interactuar con otros gluones con el mismo color fuerte de la fuerza que atrae a los quarks se cree que es el motivo por el color de aislamiento. Por lo tanto, si usted comienza con los tres diferentes colores de los quarks enlazado en un gas incoloro de protones y si intenta tirar de uno de los quarks de los protones, va a tomar más y más fuerza y por lo tanto más y más energía a medida que tire el quark. Por lo tanto, como se intenta separar el quark de los protones, en algún momento, cuando la energía suficiente se ha añadido el sistema se convierte energéticamente favorable para crear un nuevo par de quarks ($q\bar{q}$) en la región entre el quark y el residual "protón". Ahora, el recién creado $\bar{q}$ se sienten atraídos por el quark que se está sacando del protón, mientras que el otro recién creado $q$ se tira de nuevo en el protones que constituyen una normal de protones de nuevo con 3 quarks. Mientras tanto, el $q$ que está siendo llevada a cabo y el recién creado $\bar{q}$ va a ser atados juntos como un mesón - por lo tanto, el intento de tirar de un quark de un protón resultarán en un estado que tiene un mesón y un protón. Esto se llama el color de confinamiento, porque nunca se puede separar un solo color quark (o gluon) de un protón o de otro hadrón - todos los compuestos de partículas debe ser incolora, una $q\bar{q}$ que es incoloro (un mesón) o tres colores diferentes de $q$'s que crear un gas incoloro de protones o de hadrones. Este color fuerte de la fuerza es responsable de la unión de 3 quarks hadrones (como protones o neutrones) o $q\bar{q}$ en los mesones.
Ahora, cuando los protones y los neutrones se unen en un núcleo, aunque el protón y el neutrón, como un todo, es incoloro, cuando están cerca el uno del otro un residual parte de el color de la fuerza de voluntad de atraer a los protones y neutrones juntos. Esto puede ser modelado como el intercambio de $\pi$ mesones entre los nucleones y desde el pion tiene una masa, esto se traducirá en un corto rango de fuerza que variará como:
$F(r)=\tfrac{\pm K}{r^2}e^{-r/m} \ \ \ $ donde $m$ es la masa de la pion.
Este residuo de color de trabajo es responsable de enlace nuclear.
Ahora los débiles interacciones están mediadas por la $W$ $Z$ mesones que son mucho más pesadas que el pion por un factor de alrededor de 600 ($m_\pi \approx 130-135 MeV$ pero $m_W \approx 91 GeV$$m_Z \approx 80 GeV$). Así, la fuerza débil también será de la forma:
$F(r)=\tfrac{\pm K}{r^2}e^{-r/m} \ \ \ $ donde $m$ es la masa de la $W$ o $Z$.
Ahora la constante de acoplamiento $K$ es aproximadamente el mismo que el acoplamiento electromagnético constante, pero dado que el rango de la fuerza de lo pequeño, es muy débil la fuerza. De hecho no se conocen enlazados a los estados que se mantienen unidos por la fuerza débil. La débil fuerza de la mayoría de los cambios de un tipo de partícula en otro tipo de partículas. Por ejemplo, un electrón puede ser convertido en un neutrino ($\nu$) por $W$ mesón y un tipo de quark puede cambiar a otro tipo de quark a través de un $W$ meson. Este, por ejemplo, es como un libre neutrón se desintegra en un protón más un electrón y un neutrino:
Es esta capacidad para cambiar los tipos de partículas a través de las interacciones débiles que es más importante para "la fuerza", el hecho de que el rango de la fuerza es tan pequeño, es una de las razones por las que la interacción débil fuerza es tan débil y el real de la "fuerza" de parte de la fuerza débil es irrelevante, ya que no resultan en cualquier enlazados a los estados.
Joe Liversedge
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Pienso que realmente hay dos cuestiones aquí. Uno es el rango de las fuerzas, y el otro es la existencia de un límite clásico.
Básicamente, ser capaz de escribir una densidad Lagrangiana no es la misma cosa que ser capaz de describir la teoría clásica que es la contrapartida de un sistema cuantizado. En particular, parece que este no puede trabajar para inestables partículas. Por ejemplo, la densidad Lagrangiana para muon decay tiene una constante en ella, $G_F$, la de Fermi constante de acoplamiento. La vida media del muón va como $h/G_F^2$. En el límite clásico en $h\rightarrow0$, la mitad de la vida llega a cero, por lo que la teoría clásica de muones es una teoría sin muones.
Así que usted no puede tener un clásico de la teoría de campo de la fuerza débil, simplemente porque la W y Z son inestables.
La fuerza fuerte es completamente diferente. Los gluones son sin masa y estable. Aunque son auto-interacción, por lo que se gravitones, y no es un clásico de la teoría del campo de la gravedad. No es completamente obvio para mí que nosotros no siempre tienen un ámbito clásico correspondiente a la fuerza fuerte.
Por ejemplo, tomemos el caso de dos núcleos pesados dispersión inelastically, debajo, pero cerca de la barrera de Coulomb. El proceso es un clásico en el sentido de que las longitudes de onda de de Broglie de los dos núcleos son pequeños en comparación con los tamaños de los núcleos. Muy por debajo de la barrera de Coulomb, se obtiene de dispersión de Rutherford, que es totalmente clásica -- se puede describir mediante las leyes de Newton. Más cerca de la barrera de Coulomb, los núcleos pueden acercarse el uno al otro lo suficientemente cerca para que la fuerza de la ley, pero todavía hay una dispersión elástica canal, que creo que debe ser descriptible en términos puramente clásica.
