Pi-mesoner som kraftformidlere

Pimesonerne kan siges at være ansvarlige for den sammanholdende kraft i kernen. Den elektrostatiske frastødning (sorte pile i figuren til højre) mellem kernens protoner er meget kraftig, idet afstandene i kernen er så små. Denne repulsion overvindes af kræfter (farvede pile på figuren) som hænger sammen med den stærke vekselvirkning, som i første omgang virker mellem kvarkerne inde i neutroner og protoner.

Courtesy of  The Particle Adventure.

 

 

Kraften mellem nukleonerne beskrives som en
udveksling af pi-mesoner. De tre sekvenser beskriver tilstanden før,
under og efter udvekslingen. (Processen er virtuel, idet der ikke
findes tilstrrækkeligt med energi til at producere en pi-meson.)

 Lige "udenfor" protoner og neutroner er den sæarke vekselvirkning mærkbar som en slags restvirkning, som dog er fuldt tilstrækkelig til at overvinde den elektrostatiske frastødning. Denne resteffekt kan forklares som en udveksling af pi-mesoner mellem kernens hadroner. Pi-mesonudvekslingen kan ses som en rest af den mere grundlæggende vekselvirkning som sker med gluoner. Udvekslingen er vigtig ved afstande som er større end 1 fm, hvor det ikke længere er meningsfuldt at beskrive vekselvirkningen ved hjælp af kvarker og gluoner. Alle tre slags pi-mesoner kan medvirke i denne vekselvirkning. I figuren til venstre ser vi hvordan tiltrækningen mellem en proton og en neutron kan anskueliggøres som udveksling af en positiv pi-meson.