Είναι ήδη γνωστό εδώ και δεκαετίες ότι τα πρωτόνια και νετρόνια δεν είναι στοιχειώδη σωματίδια όπως πίστευαν παλιά, αλλά αποτελούνται από 3 κουάρκ (quark) το καθένα (αν και ο “κόσμος” στο εσωτερικό αυτών των σωματιδίων δεν είναι καθόλου “ήρεμος”*).

Τα κουάρκ, μέχρι στιγμής, θεωρούνται στοιχειώδη σωματίδια και μαζί με το ηλεκτρόνιο αποτελούν τη συνήθη ύλη.
Υπάρχουν έξι διαφορετικά είδη κουάρκ , λέμε ότι τα κουάρκ παρουσιάζονται σε 6 “γεύσεις”:
up, down, top, bottom, charm, strange.
Κάθε γεύση quark μεταφέρει “φορτίο χρώματος”, έτσι παρουσιάζεται σε τρία “χρώματα”:
κόκκινο (red) πράσινο (green) και μπλε (blue).
Επίσης αντίστοιχα τα αντισωματίδιά τους, τα antiquark παρουσιάζονται με τις μορφές:
αντι-κόκκινο ή κυανό (cyan)
αντι-πράσινο ή ματζέντα (magenta) και
αντι-μπλε ή κίτρινο (yellow).

Η αλληλεπίδραση ανάμεσά τους, ισχυρή αλληλεπίδραση, γίνεται (όπως και σε κάθε αλληλεπίδραση) με ανταλλαγή σωματιδίου-φορέα. Στην περίπτωση αυτή τα σωματίδια-φορείς που κρατάνε “ενωμένα” τα κουάρκ είναι τα γκλουόνια (gluons).
Τα γκλουόνια μεταφέρουν και αυτά φορτίο χρώματος και η αλληλεπίδραση βασίζεται στην ανταλλαγή γκλουονίων μεταξύ των κουάρκ, το οποίο μπορεί να έχει σαν αποτέλεσμα και την αλλαγή στο χρώμα των κουάρκ. Έτσι, μπορεί ένα μπλε κουάρκ να γίνει πράσινο και ένα πράσινο μπλε, όπως θα δούμε στο παρακάτω παράδειγμα.
Υπάρχουν γκλουόνια που μεταφέρουν χρώμα και αντι-χρώμα, αλλά και γκλουόνια που είναι “άχρωμα” αφού μεταφέρουν χρώμα και το αντίστοιχο αντι-χρώμα του, για παράδειγμα, κόκκινο και αντι-κόκκινο.

Συνολικά οι συνδυασμοί δίνουν 8 διαφορετικά γκλουόνια.

Παράδειγμα σε ένα πρωτόνιο

Ένα πράσινο κουάρκ μπορεί να εκπέμψει ένα πρασινοκίτρινο gluon και να γίνει μπλε.

Το πρασινοκίτρινο gluon μπορεί να απορροφηθεί από το μπλε κουάρκ το οποίο θα γίνει πράσινο.

Όταν όμως ένα κουάρκ εκπέμψει ένα άχρωμο gluon που θα απορροφηθεί από ένα άλλο κουάρκ, τότε δεν παρατηρείται αλλαγή χρώματος.
Υπάρχει όμως και η περίπτωση το άχρωμο gluon να μετατραπεί σε δύο gluons με χρώμα. Τότε, κάθε ένα από αυτά μπορεί να απορροφηθεί από ένα άλλο κουάρκ και να υπάρξει αλλαγή στο χρώμα.
Σε κάθε περίπτωση όμως ο συνδυασμός χρωμάτων δίνει τελικά πάντα ένα “άχρωμο” πρωτόνιο.

Η ενέργεια που απαιτείται για να απομακρύνουμε ένα κουάρκ από ένα αδρόνιο, ένα πρωτόνιο για παράδειγμα, είναι πάρα πολύ μεγάλη και φτάνει ένα σημείο που η ενέργεια που δίνεται να μετατρέπεται σε ζευγάρια κουάρκ-αντικουάρκ που ξανασχηματίζουν νέα αδρόνια.
Για αυτό και τα κουάρκ δεν παρατηρούνται ποτέ ελεύθερα.

(Αδρόνια είναι σωματίδια που αποτελούνται από κουάρκ (και αντικουάρκ) και συμμετέχουν και στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις, σε αντίθεση με τα λεπτόνια που δεν συμμετέχουν στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις)

*Στην πραγματικότητα δεν περιέχονται μόνο 3 κουάρκ στα πρωτόνια και νετρόνια, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Αν εξαιρέσουμε όμως όλα τα σωμάτια που έχουν αντίστοιχα αντισωμάτια μέσα στο πρωτόνιο ή νετρόνιο, θα προκύψουν αυτά τα 3 κουάρκ που φαίνονται στις παραπάνω εικόνες.

Για περισσότερα μπορείτε να ενημερωθείτε και στο σύνδεσμο: Τι περιέχει ένα πρωτόνιο; – physicsgg

Βίντεο:
Gluons: How color works in strong interactions
https://www.youtube.com/watch?v=3fcFTkgZUAU

Πρωτόνιο – Βικιπαίδεια (wikipedia.org)

Νετρόνιο – Βικιπαίδεια (wikipedia.org)