Redigerer Sterk kjernekraft

{{Referanseløs}}
{{Partikkelfysikk}}
'''Sterk kjernekraft''' kalles også '''nukleon-til-nukleon-kraften''', '''kjernekraften''' eller '''den residuelle fargekraften''' og virker mellom to eller flere [[nukleon]]er i [[atomkjerne]]n. Den binder [[proton]]er og [[nøytron]]er slik at de kan danne en stabil kjerne.

I perioder har begrepene ''den residuelle kjernekraften'' og ''den sterke kjernekraften'' hatt noe forskjellige betydninger. Skillet ble innført på 70-tallet i forbindelse med utviklingen av [[kvantekromodynamikk]] (QCD). Før den tid ble kraftpotensialet mellom to nukleoner omtalt som den sterke kjernekraften, men med innføringen av [[kvark]]er og [[gluon]]er ble den sterke kjernekraften assosiert med [[farge(QCD)|farge]]egenskapen til kvarkene. Nå bruker man begrepet [[fargekraft]] om den fundamentale kraftvirkningen mellom kvarkene, mens sterk kjernekraft (igjen) beskriver kraftvirkningen mellom [[hadron]]er som [[baryon]]er (f.eks nukleoner) og [[meson]]er.

Siden hadronene skal være «fargenøytrale», er det på noe avstand ikke noen fargekraft (sterk vekselvirkning). Men fargeladningen er ikke symmetrisk fordelt i kvarkene, og dette gir opphav til en residuell fargekraft. som vil kunne koble til residuell fargekraft fra nabonukleonene. Denne faller raskt av, typisk 1/r<sup>7</sup> på avstander over fermi radius (omtrent radien på et proton), og er derfor praktisk uten kobling til andre enn nabonukleonene.

Balansen mellom sterk kjernekraft mellom nabonukleonene og [[Coulombs lov|coulombkraft]] fra elektromagnetisk frastøtning mellom protonene er bestemmende for atomkjernens oppbygning, stabilitet og [[bindingsenergi]].

==Historie==
Kraften som binder nukleonene sammen har vært sentral innen [[kjernefysikk]]en siden feltet oppsto i 1932 med [[James Chadwick]]s oppdagelse av nøytronet. Tradisjonelt har målet for kjernefysikken vært å forstå egenskapene til atomkjernen ut ifra kreftene mellom nukleonene.

I 1935, gjorde [[Hideki Yukawa]] de første forsøkene på å forklare egenskapene til kraften som binder atomkjernen. Ifølge ham skulle massive [[boson]]er (som er en type [[meson]]er) formidle kraften mellom nukleonene. På grunn av framveksten av kvantekromodynamikk blir ikke meson modellen betraktet som fundamental, men den blir fortsatt ansett som det beste utganspunktet for kvantitative nukleon-nukleon potensialer.

Det viste seg å bli en formidabel oppgave å beskrive kjernekraften, selv med enkle [[fenomenologisk]]e modeller, og det tok et kvart århundre før man kom fram til de første [[semi-empirisk]]e kvantitative modellene på 1950-tallet. Siden da har det blitt gjort store framskritt både eksperimentelt og teoretisk. De fleste grunnleggende spørsmålene ble utforsket og løst i 1960- og 1970-tallet. I de senere år har kjernefysikerne fokusert på mer raffinerte detaljer slik som ladningsavhengighet, den nøyaktige verdien av [[koblingskonstant]]en, forbedret [[phase shift analysis]], høyere presisjon på parametre, [[spredningsforsøk]] ved et vidt spekter av energier og forsøk på å utlede den residuelle kjernekraften fra QCD.

== Grunnleggende egenskaper til kjernekraften ==
 
* Sterk kjernekraft påvirker kun [[hadron]]er som nøytroner og protoner, ikke leptoner (f.eks. elektroner) eller andre partikler. .
* For to nukleoner med en avstand typisk i atomkjernen (1.3 [[femtometer|fm]]) er det en veldig sterk tiltrekkende kraft på 104 newton. 
* For mindre avstander er kraften sterkt frastøtende. Dette sammen med punktet ovenfor holder nukleonene på en viss gjennomsnittlig avstand fra hverandre.
* Utenfor 1,3 fm vil kraften avta til null typisk med 1/r<sup>7</sup>.
* For korte distanser er kjernekraften typisk 60 ganger sterkere enn [[Coulombs lov|Coulomb kraften]]. Dermed kan kjernekraften overvinne coloumbfrastøtningen mellom to protoner, og kjerner som [[Helium-3]] er mulige. Coulomb-kraften har lengre rekkevidde fordi den faller av kvadratisk (1/r<sup>2</sup>), og for avstander større enn 2.5 fm er coulomb kraften langt sterkere enn sterk kjernekraft som da kan neglisjeres.
* Den residuelle kjernekraften er nesten uavhengig av om nukleonene er nøytroner eller protoner. Denne egenskapen kalles [[ladningsuavhengighet]].
* Kraften avhenger av om [[spinn]]et til nukleonene er [[parallelt]] eller [[antiparallelt]]
* Det finnes også en betydelig [[sentralkraft|ikke-sentral]] kraftbidrag. Denne delen av kjernekraften har slike egenskaper at [[bane-angulært moment]] ikke er bevart. For en ren sentralkraft er banespinnet alltid bevart.

== Nukleon-nukleon-potensialer ==

Systemer med to nukleoner slik som [[deuterium]]kjernen og spredningsforsøk med nøytron-nøytron eller nøytron-proton er ideelle for å studere den sterke kjernekraften. Slike systemer kan beskrives ved å ta utgangspunkt i et [[potensial]] (for eksempel [[Yukawa-potensial]]et) og løse den tilhørende [[Schrödinger-ligning]]en. Beskrivelsen blir svært komplisert selv for små kjerner, og er derfor ikke utledet fra grunnprinsippene. Formen på potensialet er derfor som regel utledet fenomenologisk (ved observasjon av spredningsforsøk). For reaksjoner som skjer på litt større avstander kan teorier basert på utveksling av mesoner brukes til å konstruere potensialet. Parametrene i potensialet må tilpasses slik at man reproduserer eksperimentelle data, slik som [[bindingsenergi]] eller [[Tverrsnitt (fysikk)|tverrsnitt]]/[[faseskift]].

De mest brukte nukleon-nukleon potensialene er 
[[Paris-potensial]]et, [[Argonne AV18-potensial]]et, [[CD-Bonn-potensial]]et og [[Nijmegen-potensial]]et.

== Fra nukleoner til atomkjerner ==

Det overordnede målet innen kjernefysikk er å beskrive egenskapene til atomkjernen ved hjelp av de grunnleggende kreftene mellom nukleonene. Dette kalles for en ''mikroskopisk'' eller ''ab initio'' framgansmåte. Det finnes to betydelige utfordringer:

* Beregninger i [[flerlegemesystem]]er er kompliserte og betinger kraftige datamaskiner
* I systemer med mer enn to nukleoner vil det være nødvendig å ta i betraktning krefter som påvirker partikler tre og tre ([[tre-legeme krefter]]).

Dette er utfordringer som setter sterke begrensninger for hva som er mulig med dagens teknikker. Med moderne superdatamaskiner er det mulig å gjøre [[skall modell|skallmodell]]-beregninger som inkluderer to- og tre-legeme krefter for kjerner med [[nukleon]]tall opp 10–12.

== Potensialer for hele atomkjernen - nukleære potensial ==

En måte å beskrive krefter i atomkjernen er å bruke et potensial for hele kjernen, i stedet for eksplisitt å ta høyde for hver enkelt av komponentene i kjernen. Dette kalles gjerne en ''makroskopisk'' framgangsmåte. Eksempelvis kan spredning av nøytroner på atomkjerner beskrives som en [[planbølge]] som påvirkes av potensialet til kjernen. Når potensialet brukes på denne måten er det ikke uvanlig at det har en [[reelt tall|reell]] og en [[imaginært tall|imaginær]] del. Dette kalles gjerne for en ''optisk modell'' fordi det minner om hvordan lys blir spredt av en glasskule.

==Kilder==
* Gerald Edward Brown and A. D. Jackson, ''The Nucleon-Nucleon Interaction'', (1976) North-Holland Publishing, Amsterdam ISBN 0-7204-0335-9
* R. Machleidt and I. Slaus, "The nucleon-nucleon interaction", ''J. Phys.'' G '''27''' (2001) R69 ''(topical review)''.
* Kenneth S. Krane, "Introductory Nuclear Physics", (1988) Wiley & Sons.
* P. Navrátil and W.E. Ormand, "Ab initio shell model with a genuine three-nucleon force for the p-shell nuclei", Phys. Rev. C '''68''', 034305 (2003).

{{Autoritetsdata}}

[[Kategori:Kjernefysikk]]
[[Kategori:Kraft]]