Gaya nuklir kuat

Dalam fisika partikel, interaksi kuat adalah mekanisme yang bertanggung jawab untuk gaya nuklir kuat, dan merupakan salah satu dari empat interaksi fundamental yang dikenal, yang lain adalah elektromagnetisme, interaksi lemah dan gravitasi. Pada kisaran 10−15 m (femtometer), gaya kuat, adalah sekitar 137 kali lebih kuat dari elektromagnetisme, satu juta kali lebih kuat dari interaksi lemah dan 10⁳⁸ kali lebih kuat dari gravitasi. Gaya nuklir kuat menahan materi biasa bersama-sama, membatasi kuark dalam partikel hadron, menciptakan proton dan neutron, dan ikatan lebih lanjut neutron dan proton menciptakan inti atom. Sebagian besar massa-energi proton atau neutron umum adalah hasil dari medan energi gaya kuat; kuark individu memberikan hanya sekitar 1% dari massa-energi proton. Interaksi kuat diamati pada dua skala: pada skala yang lebih besar, itu adalah kekuatan yang mengikat proton dan neutron (nukleon) bersama-sama untuk membentuk inti atom. Pada skala yang lebih kecil, itu adalah gaya yang menahan kuark bersama untuk membentuk proton, neutron, dan partikel hadron lainnya. Dalam konteks yang terakhir, itu sering dikenal sebagai gaya warna. Gaya kuat secara inheren memiliki kekuatan tinggi sehingga hadron-hadron yang terikat oleh gaya kuat dapat menghasilkan partikel masif baru. Jadi, jika hadron dihantam oleh partikel berenergi tinggi, mereka menimbulkan hadron baru, bukannya memancarkan radiasi yang bebas bergerak (gluon). Properti ini dari gaya kuat disebut pengurungan warna, dan mencegah "emisi" bebas dari gaya kuat: sebaliknya, dalam prakteknya, jet dari partikel masif diproduksi. Dalam konteks mengikat proton dan neutron bersama-sama untuk membentuk inti atom, interaksi kuat disebut gaya nuklir. Dalam hal ini, itu adalah residu dari interaksi kuat antara kuark yang membentuk proton dan neutron. Dengan demikian, interaksi kuat residual mematuhi perilaku tergantung-jarak yang sangat berbeda antara nukleon, dari ketika mengikat kuark dalam nukleon. Energi pengikatan yang sebagian dilepaskan pada pecahnya inti adalah terkait dengan gaya kuat residual dan dimanfaatkan sebagai energi fisi dalam daya nuklir dan senjata nuklir jenis fisi. Interaksi kuat dimediasi oleh pertukaran partikel tak bermassa yang disebut gluon yang bertindak antara kuark, antikuark, dan gluon lainnya. Gluon diduga berinteraksi dengan kuark dan gluon lainnya dengan cara sejenis muatan yang disebut muatan warna. Muatan warna analog dengan muatan elektromagnetik, tetapi ada dalam tiga jenis bukan dari satu, yang menghasilkan berbagai jenis gaya, dengan aturan perilaku yang berbeda. Aturan-aturan ini dirinci dalam teori kromodinamika kuantum, yang merupakan teori interaksi kuark-gluon. Setelah Ledakan Dahsyat dan selama zaman elektrolemah alam semesta, gaya elektrolemah terpisah dari gaya kuat. Sebuah Teori Pemersatu Besar dihipotesiskan ada untuk menjelaskan ini, tidak ada teori seperti itu yang berhasil dirumuskan, dan unifikasi tetap menjadi persoalan fisika yang belum terpecahkan.