Tugev vastastikmõju

Tugev vastastikmõju ehk tugev interaktsioon on üks neljast fundamentaalsest jõust looduses.
Tugev vastastikmõju toimib värvust omavate elementaarosakeste (kvarkide) vahel. Tugeva vastastikmõju kandjad ehk vaheosakesed on gluuonid. Erinevalt näiteks elektromagnetilisest vastastikmõjust, mille kandja footon ei oma elektrilaengut ega osale vastastikmõjus, omab gluuon värvilaengut. See tähendab, et ka gluuon ise osaleb aktiivselt vastastikmõjus. Tugeva vastastikmõju olemust kirjeldab kvantkromodünaamika teooria, mis on osa osakestefüüsika standardmudelist.

Üksikud kvargid ja gluuonid on ainsad elementaarosakesed, millel on värvilaeng ja mis osalevad tugevas vastastikmõjus. Kaasaegsete teadmiste järgi üksikuid kvarke eksisteerida ei saa ja neid pole ka registreeritud, sest kui kvarke lahutada, tekib nende vahele nii suur energia, mille abil tekib uus kvark. Kvarkide sellist alatist seotud olekut nimetatakse kvarkvangistuseks. Seega on kvargid alati ühendatud suuremateks osakesteks (prooton, neutron, meson) ja nende värvilaengud taandavad üksteist ning nende kombinatsioonist tekkinud vaba nii-öelda valge osake ise otseselt tugevas vastastikmõjus ei osale. (Pii-meson ehk piion vahendab küll tugevat tuumajõudu nukleonide vahel, mis hoiab prootonid, neutronid koos aatomi tuumades võimaldades stabiilsete aatomituumade olemasolu.) Tuumajõud tekivad tänu üksikute nukleonide värvuspolaarsusele (analoogiliselt muidu elektriliselt neutraalsete aatomite vahel tekkiva tõmbejõuga (van der Waalsi jõud).

Tugev vastastikmõju on tõeliselt tugev. Kahe kvargi vaheline kooshoidev jõud on suurusjärgus 100 njuutonit. Prootonitevaheline tõukumine aatomituumas (elektromagnetilise vastastikmõju tõttu) on tuuma koos hoidvast tugeva vastastikmõju tõmbejõust 137 korda nõrgem. 

Erinevalt elektromagnetilisest vastastikmõjust ei vähene tugev vastastikmõju kvarkidevahelise kauguse kasvades, vaid jääb konstantseks. Seetõttu on teatavast kaugusest alates energeetiliselt kasulikum tõmmata vaakumist välja uus kvargi-antikvargi paar, mis moodustavad lahknevate kvarkidega uued värvusneutraalsed kooslused. Seetõttu ei ole võimalik vaba kvargi olemasolu ning kõik eksisteerivad kvargid on seotud hadroniteks.
Kuigi ilma massita gluuon võiks teoreetiliselt kanda tugevat vastastikmõju lõpmata kaugele (analoogiliselt massita footonile), määrab ülalkirjeldatud efekt reaalse tugeva vastastikmõju maksimaalse kauguse. See on vähem kui umbes 0,8 femtomeetrit, mis on nukleoni raadiuse suurus. Seega on gluuon tugeva vastastikmõju vahendaja, mis hoiab kvarke koos prootonites, neutronites ja teistes hadronites.

Vaata ka
 Tuumajõud

Osakestefüüsika