Home
  
Home บทความวิทยาศาสตร์ เซ็นสมุดเยี่ยม
ควาร์ก-กลูออน พลาสมา (Quark-gluon Plasma) และทฤษฎีสตริง (String Theory) PDF พิมพ์

ควาร์ก-กลูออน พลาสมา

    สมบัติที่น่าฉงนของควาร์กและกลูออนอีกประการคือ การที่เราไม่สามารถสังเกตเห็นควาร์กหรือกลูออนอิสระ ตัวเดียวโดดๆได้!! สมบัตินี้เรียกว่า การกักขัง (confinement) ของควาร์กและกลูออน ควาร์กและกลูออนจะถูกกักขังอยู่ในนิวเคลียสของธาตุต่างๆ (มีควาร์ก 3 ตัว) และในอนุภาคเมซอน (มีควาร์ก 2 ตัว) เราพบว่าความแรงของแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มมีขนาดลดลงเมื่อระดับพลังงานที่เกี่ยวข้องมีค่าสูงขึ้นซึ่งตรงกันข้ามกับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อนที่จะมีความแรงมากขึ้นเมื่อพลังงานที่เกี่ยวข้องมีค่าสูงขึ้น

    ณ ระดับพลังงานต่ำๆราวๆมวลของโปรตอน (ประมาณ 1 GeV, หนึ่งพันล้านอิเลคตรอนโวลท์) แรงนิวเคลียร์อย่างเข้มมีความแรงมากที่สุดในแรงทั้งหมดที่เรารู้จัก และนี่เป็นเหตุผลให้นิวเคลียสของธาตุต่างๆยึดติดกันได้ในบริเวณเล็กๆทั้งๆที่แรงผลักทางไฟฟ้ามีค่ามหาศาล (แรงผลักทางไฟฟ้าระหว่างโปรตอน 2 ตัวในนิวเคลียสมีค่าประมาณเท่ากับ น้ำหนักของมวลขนาด 23 กิโลกรัม) เมื่อเราพยายามแยกควาร์กหรือกลูออนในนิวเคลียสออกจากกัน ขนาดของแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มก็จะมีค่าเพิ่มมากขึ้นเนื่องเพราะด้วยธรรมชาติทางควอนตัมที่เชื่อมโยงระยะทางมากๆกับพลังงานน้อยๆและ ณ พลังงานน้อยๆแรงนิวเคลียร์มีขนาดความแรงมากขึ้น
ธรรมชาติอีกอย่างหนึ่งของแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มที่เป็นผลมาจากความจริงที่ว่าความแรงของมันมีค่าสูงเมื่อระยะทางมาก และมีค่าต่ำเมื่อระยะทางน้อย ก็คือการที่ควาร์กและกลูออนจะประพฤติตัวเหมือนกับเป็นอิสระไม่ถูกกักขังเมื่ออยู่ในบริเวณที่เล็กๆ ในระดับสเกลที่เล็กพอ ความแรงของแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มจะมีค่าน้อยและเราจะสามารถ"เห็น"ควาร์กและกลูออนที่เกือบเป็นอิสระโดยการกระเจิงสสารนิวเคลียร์ดวยอนุภาคพลังงานสูงอื่นๆเช่น โฟตอน อิเลคตรอน หรือ นิวตริโน เราเรียกสมบัติการเป็นอิสระของควาร์กหรือกลูออนเมื่ออยู่ในบริเวณเล็กๆหรือเมื่อไปเกี่ยวข้องกับพลังงานสูงๆว่า การเป็นอิสระชั่วคราว (asymptotic freedom) ในทันทีที่ควาร์กหรือกลูออนเริ่มที่จะแยกออกห่างจากควาร์กและกลูออนอื่นๆ ความแรงของอันตรกิริยาจะเพิ่มมากขึ้นและ การกักขังก็จะเข้ามามีบทบาททำให้ควาร์กและกลูออนไปรวมตัวกับควาร์กและกลูออนตัวอื่นๆและจะปรากฏเป็นอนุภาคอิสระในสถานะที่เป็นกลางทางแรงนิวเคลียร์ เช่น นิวเคลียสหรือเมซอน

    การกักขังของควาร์กและกลูออนจึงมีลักษณะพิเศษที่ไม่เหมือนใครเป็นลักษณะจำเพาะของอนุภาคที่มีอันตรกิริยานิวเคลียร์แบบเข้มเท่านั้น สิ่งที่นักฟิสิกส์เฝ้าถามมานมนานนับตั้งแต่เริ่มรู้จักแรงนิวเคลียร์ก็คือ ปัญหาเกี่ยวกับสถานะต่างๆของสสารที่ประกอบไปด้วยควาร์กและกลูออน มันจะเป็นอย่างไรเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น? จะเป็นอย่างไรเมื่อมันถูกบีบอัดอยู่ในปริมาตรเล็กมากๆจนแยกไม่ออกระหว่างควาร์กจากนิวเคลียสหนึ่งกับจากนิวเคลียสอื่นๆ? แผนภูมิสถานะ (phase diagram) ของสสารที่ประกอบจากควาร์กและกลูออนมีลักษณะเป็นเช่นไร?

46284
รูปที่ 1 แผนภูมิสถานะของสสารนิวเคลียร์





< ก่อนหน้า   ถัดไป >
ขณะนี้มี 25 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
สถิติผู้เยี่ยมชม
ผู้เยี่ยมชม: 8081524  คน
หนังสืออิเล็กทรอนิกส์
ฟิสิกส์ 1 (ภาคกลศาสตร์)
ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)
ฟิสิกส์ 2
กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์
เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์ 2 (บรรยาย)
ฟิสิกส์พิศวง
สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์
วีดีโอการเรียนการสอน
แผ่นใสการเรียนการสอน
เอกสารการสอน PDF
หน้าแรกในอดีต

ทั่วไป
การทดลองเสมือน
บทความพิเศษ
ตารางธาตุ(ไทย1)
พจนานุกรมฟิสิกส์
ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์
ธรรมชาติมหัศจรรย์
สูตรพื้นฐานฟิสิกส์
การทดลองมหัศจรรย์
กิจกรรมการทดลองทางวิทยาศาสตร์

บททดสอบ
แบบฝึกหัดกลาง
แบบฝึกหัดโลหะวิทยา
แบบทดสอบ
ความรู้รอบตัวทั่วไป
อะไรเอ่ย ?
ทดสอบ(เกมเศรษฐี)
คดีปริศนา
ข้อสอบเอนทรานซ์
เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
แบบฝึกหัดออนไลน์

สรรหามาฝาก
คำศัพท์ประจำสัปดาห์
ความรู้รอบตัว
การประดิษฐ์แของโลก
ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ
นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง
สุดยอดสิ่งประดิษฐ์
การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ

การเรียนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
การวัด
เวกเตอร์
การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่บนระนาบ
กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
การประยุกต์กฎของนิวตัน
งานและพลังงาน
การดลและโมเมนตัม
การหมุน
สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
การเคลื่อนที่แบบคาบ
ความยืดหยุ่น
กลศาสตร์ของไหล
กลไกการถ่ายโอนความร้อน
เทอร์โมไดนามิก
คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
คลื่น
การสั่น และคลื่นเสียง
ไฟฟ้าสถิต
สนามไฟฟ้า
ความกว้างของสายฟ้า
ตัวเก็บประจุ
ศักย์ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก
การเหนี่ยวนำ
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ทรานซิสเตอร์
สนามแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงและการมองเห็น
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ
กลศาสตร์ควอนตัม
โครงสร้างของอะตอม
นิวเคลียร์

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!