Yukawa interaction
ذرہ طبیعیات میں، یوکاوا کا تعامل یا یوکاوا جوڑا، جسے ہیڈیکی یوکاوا کے نام سے موسوم کیا گیا ہے، یوکاوا صلاحیت کے مطابق ذرات کے درمیان تعامل ہے۔ خاص طور پر، یہ ایک اسکیلر فیلڈ (یا سڈوسکلر فیلڈ) ہے اور اس قسم کا ڈیراک فیلڈ ہے۔ یوکاوا تعامل کو ہیڈرون کے درمیان مضبوط قوت کا نمونہ بنانے کے لیے تیار کیا گیا تھا۔ اس طرح یوکاوا تعامل کو نیوکلینوں کے درمیان جوہری قوت کو بیان کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جس کی ثالثی پیاونز کرتے ہیں (جو کہ سڈوسکلر میسون ہیں)۔ یوکاوا تعامل کو معیاری ماڈل میں ہگس فیلڈ اور ماس لیس کوارک اور لیپٹن فیلڈز (یعنی بنیادی فرمیئن ذرات) کے درمیان جوڑے کو بیان کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جاتا ہے۔ بے ساختہ ہم آہنگی توڑنے کے ذریعے، یہ فرمین ہگس فیلڈ کے ویکیوم متوقع قدر کے متناسب کمیت حاصل کرتے ہیں۔ اس ہگس-فرمیئن جوڑے کو پہلی بار 1967 میں سٹیون وینبرگ نے لیپٹن ماس ماڈل بنانے کے لیے بیان کیا تھا۔ کلاسیکی پوٹینشیل اگر دو فرمین کمیت کے یوکاوا ذرہ کی ثالثی میں یوکاوا تعامل کے ذریعے تعامل کرتے ہیں، تو دونوں ذرات کے درمیان پوٹینشیل، جسے یوکاوا پوٹینشیل کہا جاتا ہے، یہ ہوگا: جو کہ علامت اور ایکسپونینشیل عنصر کے علاوہ کولمب پوٹینشیل کے برابر ہے۔ یہ نشان تمام ذرات کے درمیان تعامل کو پرکشش بنائے گا (برقی مقناطیسی تعامل اسی برقی چارج کے اشارے کے ذرات کے لیے پسپا ہوتا ہے)۔ اس کی وضاحت اس حقیقت سے کی جاتی ہے کہ یوکاوا ذرہ میں گھماؤ صفر ہوتا ہے اور یہاں تک کہ گھماؤ بھی ہمیشہ ایک پرکشش صلاحیت کا باعث بنتا ہے۔ (یہ کوانٹم فیلڈ تھیوری کا ایک غیر معمولی نتیجہ ہے کہ پائون (اسپن 0، یوکاوا فورس) یا گریویٹن (اسپن 2، کشش ثقل) جیسے یکساں اسپن بوسونوں کے تبادلے کے نتیجے میں ہمیشہ پرکشش قوتیں پیدا ہوتی ہیں، جبکہ عجیب اسپن والے بوسون جیسے گلوون (اسپن 1، مضبوط تعامل)، فوٹون (اسپن 1، برقی مقناطیسی قوت) یا رو میسون (اسپن 1، یوکاوا جیسی تعامل) ایک ایسی قوت پیدا کرتے ہیں جو مخالف چارج اور مخالف چارج کے درمیان پرکشش ہوتی ہے۔) ایکسپونینشیل میں منفی علامت تعامل کو ایک محدود موثر رینج دیتی ہے، تاکہ زیادہ فاصلے پر موجود ذرات شاید ہی مزید تعامل کریں (تعامل قوتیں بڑھتی ہوئی علیحدگی کے ساتھ تیزی سے گر جاتی ہیں)۔ جہاں تک دوسری قوتوں کا تعلق ہے، یوکاوا پوٹینشل کی شکل میں فیراڈے کے متعارف کردہ فیلڈ لائن پکچر کے لحاظ سے ہندسی تشریح ہے: یہ حصہ خلا میں فیلڈ لائن کے بہاؤ کو کمزور کرنے کا نتیجہ ہے۔ قوت کسی ابتدائی سطح کو عبور کرنے والی فیلڈ لائنوں کی تعداد کے متناسب ہوتی ہے۔ چونکہ فیلڈ لائنیں قوت کے منبع سے آئسوٹروپک طور پر خارج ہوتی ہیں اور چونکہ ابتدائی سطح اور ماخذ کے درمیان فاصلہ سطح کے ظاہری سائز (ٹھوس زاویہ) میں مختلف ہوتا ہے کیونکہ قوت بھی انحصار کی پیروی کرتی ہے۔ یہ صلاحیت کے حصے کے برابر ہے۔ اس کے علاوہ، تبادلہ شدہ میسون غیر مستحکم ہوتے ہیں اور ان کی ایک محدود عمر ہوتی ہے۔ میسون کی گمشدگی (تابکار انحطاط) سطح کے ذریعے بہاؤ میں کمی کا سبب بنتی ہے جس کے نتیجے میں یوکاوا صلاحیت کا اضافی ایکسپونینشل عنصر پیدا ہوتا ہے۔ بے کمیت ذرات جیسے کہ فوٹون مستحکم ہوتے ہیں اور اس طرح صرف صلاحیت پیدا کرتے ہیں۔ (تاہم نوٹ کریں کہ دوسرے بڑے پیمانے پر ذرات جیسے گلوون یا گریویٹن عام طور پر صلاحیت پیدا نہیں کرتے ہیں کیونکہ وہ ایک دوسرے کے ساتھ تعامل کرتے ہیں، اور اپنے فیلڈ پیٹرن کو مسخ کرتے ہیں۔ جب یہ خود تعامل نہ ہونے کے برابر ہوتا ہے، جیسے کہ کمزور میدان کشش ثقل (نیوٹنین کشش ثقل) میں یا مضبوط تعامل کے لیے بہت کم فاصلے کے لیے (غیر علامتی آزادی)، تو صلاحیت بحال ہو جاتی ہے۔ یوکاوا تعامل ایک اسکیلر فیلڈ (یا سڈوسکلر فیلڈ) اور اس قسم کے ڈیراک فیلڈ کے درمیان تعامل ہے۔ ڈیراک بیرون فیلڈ کے ساتھ تعامل کرنے والے میسن فیلڈ کے لیے عمل وہ ہے جہاں انضمام طول و عرض پر انجام دیا جاتا ہے۔ عام چار جہتی خلائی وقت کے لیے، اور میسن لاگرانجین یہاں کے ذریعے دیا گیا ہے، یہ ایک خود تعامل کی اصطلاح ہے۔ آزاد میدان کے بڑے میسون کے لیے، کسی کے پاس میسن کی کمیت کہاں ہوگی۔ ایک (ری نارمل ایبل، پولینومیل) سیلف انٹرایکٹنگ فیلڈ کے لیے، کسی کے پاس ہوگا جہاں ایک جوڑی مستقل ہے۔ اس صلاحیت کو کوارٹک انٹرایکشن پر مضمون میں تفصیل سے دریافت کیا گیا ہے۔ فری فیلڈ ڈیراک لاگرانجین اس طرح دیا جاتا ہے کہ فرمیئن کی حقیقی قدر، مثبت کمیت کہاں ہے۔ یوکاوا تعامل کی اصطلاح وہ ہے جہاں اسکیلر میسن اور سڈوسکلر میسن کے لیے (حقیقی) جوڑی مستقل ہے۔ ان سب کو ایک ساتھ رکھ کر کوئی بھی مندرجہ بالا کو مزید واضح طور پر لکھ سکتا ہے کہ یوکاوا کا ہگس کے ساتھ جوڑنا معیاری ماڈل اے یوکاوا کا ہگس فیلڈ کے ساتھ جوڑنا اصطلاح معیاری ماڈل میں بے ساختہ ہم آہنگی کو توڑنے کو متاثر کرتی ہے جو ہم آہنگی کے انداز میں فرمیئن ماس کے لیے ذمہ دار ہے۔ فرض کریں کہ پوٹینشل کا کم از کم ہوتا ہے، پر نہیں بلکہ کسی غیر صفر ویلیو پر یہ ہو سکتا ہے، مثال کے طور پر، ممکنہ شکل کے ساتھ جیسے کہ۔ اس صورت میں، لاگرانجین بے ساختہ ہم آہنگی کو توڑنے کی نمائش کرتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ فیلڈ کی غیر صفر قیمت، جب ویکیوم پر کام کرتی ہے، تو اس کی غیر صفر ویکیوم متوقع قیمت ہوتی ہے۔ معیاری ماڈل میں، یہ غیر صفر توقع بظاہر ماڈل کی چیرل سمیٹری کے باوجود فرمیئن ماس کے لیے ذمہ دار ہے۔ بڑے پیمانے پر اصطلاح کو ظاہر کرنے کے لیے، عمل کو اخذ شدہ فیلڈ کے لحاظ سے دوبارہ ظاہر کیا جا سکتا ہے جہاں پوزیشن (ایک مستقل) سے آزاد ہونے کے لیے تعمیر کیا گیا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ یوکاوا اصطلاح میں ایک جزو شامل ہے اور چونکہ دونوں مستقل ہیں، اس لیے یہ اصطلاح مساوی کمیت والے فرمیئن کے لیے ایک بڑے پیمانے پر اصطلاح کے طور پر پیش کی جاتی ہے۔ یہ طریقہ کار وہ ذریعہ ہے جس کے ذریعے بے ساختہ ہم آہنگی توڑنے سے فرمیئنز کو کمیت ملتی ہے۔ اسکیلر فیلڈ کو ہگس فیلڈ کہا جاتا ہے۔ معیاری ماڈل میں کسی بھی فرمیئن کے لیے یوکاوا جوڑا نظریہ کا ایک ان پٹ ہے۔ ان جوڑوں کی حتمی وجہ معلوم نہیں ہے: یہ ایک ایسی چیز ہوگی جس کی وضاحت ایک بہتر، گہرا نظریہ ہونا چاہیے۔ میجرانا فارم اسکیلر اور میجرانا فیلڈ کے درمیان یوکاوا تعامل بھی ممکن ہے۔ در حقیقت، اسکیلر اور ڈیراک اسپنر پر مشتمل یوکاوا تعامل کو یوکاوا تعامل کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے جس میں ایک ہی کمیت کے دو میجرانا اسپنرز کے ساتھ اسکیلر شامل ہوتا ہے۔ دو چیرل میجرانا اسپنرز کے لحاظ سے ٹوٹے ہوئے، ایک میں جہاں ایک پیچیدہ جوڑی مستقل ہے، ایک پیچیدہ نمبر ہے، اور طول و عرض کی تعداد ہے، جیسا کہ اوپر بتایا گیا ہے۔ یہ بھی دیکھیں مضمون یوکاوا پوٹینشل فین مین قوانین کی ایک سادہ مثال اور فین مین خاکہ سے بکھرے ہوئے طول و عرض کا حساب فراہم کرتا ہے جس میں یوکاوا تعامل شامل ہوتا ہے۔ حوالہ جات کوانٹم فیلڈ تھیوری معیاری ماڈل الیکٹروویک تھیوری