強う力と弱い力について

質問

万有引力や電磁気力は距離のマイナス二乗に反比例することはよく知られています。このほかに原子核の中で働く強い力とベータ崩壊の時に働くという弱い力があると聞きます。しかし、それらの力の距離依存性を聞いたことがありません。これらの力の距離依存性を教えてください。強い力は距離が大きくなるとさらに引力が強くなるとも聞いたことがりますが、そうでしょうか？またそれらの力の及ぶ距離もお教えください。よろしくお願いいたします。

回答No.2

rabbit_cat

力そのものの距離依存性は、
重力、電磁気力、強い力のように、力を媒介する粒子が質量ゼロであれば、その力のポテンシャルは距離に反比例する（力の大きさは、ポテンシャルの微分なので距離の2乗に反比例する）
弱い力のように、力を媒介する粒子が質量を持つなら距離依存性は湯川ポテンシャル
http://ja.wikipedia.org/wiki/湯川ポテンシャル
で書けます。

ただし、強い力は、それを媒介する粒子であるグルーオン（それ自体は質量ゼロ）が、単体で存在できないことになっているので、例えば、中間子を媒介粒子として働く核力（中間子それ自体が、質量を持つ2つの粒子が強い力で結び付けられた複合粒子です）としてしか観測できません。
というわけで、実際のところは強い力を源泉とする力（例えば、核力）は、ほぼ湯川ポテンシャルに従うように見えます。

ほぼ、と言ったのは、おっしゃるように強い力は、見かけ上、距離がある程度離れる方が強く働く、という性質があるからですが、これは、強い力を媒介するグルーオン自体が強い力の影響を受けるため、見かけ上、そう見えると理解すればよいです。

補足

ご回答有難うございました。ベータ崩壊の弱い力を媒介するのはWボゾンだと聞いておりますが、Wボゾンのポテンシャルは湯川型のポテンシャルで表現されているのでしょうか?　強い力の方のグル―オンは質量が0なので、r^-1のポテンシャルのはずであるが、直接は観察できない。グル―オン同士の相互作用の結果としてクウォーク同士がある距離を超えると、距離が離れるほど強い引力になっているということでしょうか?　クウォーク同士がある距離を超えたときの力またはポテンシャルの形は与えられていないのでしょうか?　よろしくお願いいたします。

回答No.1

spring135

高度な理論なので量子色理論等の予備知識がないと分かりにくいと思います。

自分で働く強い力,弱い力などをキーワードにしてnetで資料を読み込むか

しかるべき教科書をamazonで何冊か買い込んで数年かければわかる可能性があります。

参考URL：

http://www-jlc.kek.jp/ilcphys/hep_intro/force/force5