Strona głównaPytania → Dlaczego nie ma swobodnych kwarków?

Dlaczego nie ma swobodnych kwarków?

Pytanie

Pyta Sebastian

Według definicji encyklopedycznych protony, neutrony i inne stwory z jądra atomowego nie są cząstkami elementarnymi, lecz składają się z mniejszych cząstek, zwanych kwarkami. Są ich różne generacje, ładunki, ale to nie ważne w tym pytaniu. "Przyciągają się" za pomocą tkz. odz. silnego, wymieniając między sobą gluon, tak jak foton jest wymieniany w odz. elektromagnetycznym. Jednak kwarki nigdy nie istnieją swobodnie. Żebym nie wiem z jaką siłą "walnął" dwoma np.protonami nigdy nie zerwę wiązań między kwarkami, na tyle, żeby istniał kwark nie związany z innym kwarkiem. Dlaczego?

Odpowiedź

Odpowiada prof. Krzysztof Meissner

Na pytanie to nie znamy obecnie odpowiedzi. Kwarki istnieją w trzech tzw. kolorach i istnieje reguła, która mówi, że dla układów „białych”, czyli złożonych z trzech kwarków o różnych kolorach (bariony) lub kwarku i antykwarku (mezony) z kolorem i antykolorem, siły się wysycają i obiekty takie oddziałują z innymi (jak np. neutron z protonem), ale siła oddziaływania maleje z odległością i przy wystarczająco wysokiej energii mogą się od siebie oddalić. Natomiast dla układów kolorowych, np. dla pojedynczego kwarku lub dwóch kwarków, oddziaływanie rośnie z odległością i przy oddalaniu gęstość energii rośnie w końcu do takiej wartości, że możliwa jest kreacja pary kwark – antykwark o odpowiednich kolorach i antykolorach i utworzenie układów „białych”. Jest to obrazek dość sugestywny, ale nie można tych stwierdzeń wyprowadzić z istniejącej teorii oddziaływań silnych, czyli chromodynamiki kwantowej, ze względu na brak rozwiniętych metod matematycznych, potwierdzany jest on jedynie w ramach eksperymentów numerycznych, tzw. rachunków na sieci.