Confinament de color: diferència entre les revisions
m Suprimida Categoria:Quantum chromodynamics usant HotCat |
m Suprimida Categoria:Quark matter usant HotCat |
||
| Línia 40: | Línia 40: | ||
{{reflist}} |
{{reflist}} |
||
* |
* |
||
[[Category:Quark matter]] |
|||
Revisió del 08:55, 3 nov 2015
El confinament del color, sovint anomenat simplement "confinament", és el fenomen físic pel qual les partícules amb càrrega de color (quarks i gluons) no poden ser aïllades, i per tant no poden ser observades lliures[1]. Els quarks, per defecte, s'agrupen en estats lligats, anomenats hadrons, de dos tipus: mesons (un parell quark-antiquark) i barions (tres quarks), sota l'intercanvi constant de gluons com a bosons transmissors de la interacció forta.
Origen
Les raons del confinament de quarks (i gluons) dins dels hadrons no són clares car no existeix encara cap prova analítica que la teoria matemàtica de la interacció forta, la cromodinàmica quàntica (CDQ), sigui "confinant". El confinament és degut al fet que els gluons posseeixen ells mateixos càrrega de color (a diferència dels fotons de la EDQ que no tenen càrrega elèctrica i generen un potencial que decreix amb la distància entre càrregues). Així, quan hom prova de separar un parell quark-antiquark el camp de gluons, formant un tub estret entre ells, genera una força constant independent de la distància (o, equivalentment, un potencial que creix linealment), equivalent a uns 10.000 Newtons.
La fase de confinament en CDQ es defineix teòricament a partir del comportament de l'acció del bucle de Wilson [2], que és simplement el camí a l'espai-temps seguit per un parell quark-antiquark creat en un punt i anihilat en un altre punt. En una teoria sense confinament, l'acció d'un bucle d'aquest tipus és proporcional al seu perímetre. En canvi, en una teoria de confinament l'acció del bucle és proporcional a la seva àrea. Com que l'àrea és proporcional a la separació del parell quark-antiquark, els quarks lliures estan suprimits.
Observació experimental
Quan dos quarks se separen, com succeeix en les col·lisions d'acceleradors de partícules, en algun moment és energèticament més favorable l'aparició espontània d'un nou parell quark-antiquark a partir de l'energia acumulada al tub de color, que no pas que el tub continuïi allargant-se. Un cop creat el parell i donat que s'ha fet servir ja part de l'energia disponible, és possible que els quarks es combinin per a formar un nou mesó o hadró. En el cas que l'energia disponible encara sigui prou gran aquest procés pot continuar. Al final del procés, en lloc de veure els quarks lliures individuals en els detectors, s'observa la producció de "jets" de moltes partícules neutres de color (mesons i barions) resultants del procés continu de trencament del tub de color. Aquest procés s'anomena hadronització, fragmentació o trencament de corda, i és difícil de modelitzar teòricament car l'acoblament entre quarks i gluons és molt fort i no es poden utilitzar mètodes matemàtics perturbatius. El fet que els gluons interaccionin amb si mateixos fa els càlculs més difícils i per això es fan servir models aproximats. Un dels models amb més èxit és el model de corda de Lund (en anglès Lund string model).
Models que exhibeixen confinament
A més de la CQD en quatre dimensions de l'espai-temps, un altre model que exhibeix confinament és el model Schwinger [2]. Teories gauge basades en grups abelians compactes també exhibeixen confinament en 2 i 3 dimensions de l'espai-tempss [3], així com en excitacions elementals de sistemes magnètics anomenats spinons [4].
Models de quarks totalment apantallats
Al marge de la idea de confinament dels quarks, hi ha la possibilitat que la càrrega de color dels quarks sigui totalment apantallada pel color dels gluons que envolten el quark. Existeixen solucions exactes de la teoria clàssica de Yang-Mills SU(3), que proporcionen un cribatge complet de la càrrega de color d'un quark pels camps de gluons. No obstant això, aquest tipus de solucions clàssiques no tenen en compte les propietats no trivials del buit de la CQD.
Vegeu també
- Cromodinàmica quàntica
- Interacció forta
- Gluons
- Jets
- Llibertat asimptòtica
- Mecànica quàntica
- Física de partícules
Referències
- ↑ V. Barger, R. Phillips. Collider Physics. Addison–Wesley, 1997. ISBN 0-201-14945-1.
- ↑ 2,0 2,1 Wilson, Kenneth G. «Confinement of Quarks». Physical Review D. American Physical Society [College Park, MD, USA], vol. 10, 15-10-1974, pàg. 2445–2459. Bibcode: 1974PhRvD..10.2445W. DOI: 10.1103/PhysRevD.10.2445. ISSN: 1550-2368. OCLC: 55589778 [Consulta: 12 abril 2014].
- ↑ 2d Model Field Theories at Finite Temperature and Density (Section 2.5).
- ↑
Lake, Bella; Tsvelik, Alexei M.; Notbohm, Susanne; Tennant, D. Alan; Perring, Toby G.; Reehuis, Manfred; Sekar, Chinnathambi; Krabbes, Gernot; Büchner, Bernd «Confinement of fractional quantum number particles in a condensed-matter system». Nature Physics. Nature Publishing Group [London, UK], vol. 6, 1, 29-11-2009, pàg. 50–55. arXiv: 0908.1038. Bibcode: 2010NatPh...6...50L. DOI: 10.1038/nphys1462. ISSN: 1745-2481. OCLC: 150143123 [Consulta: 12 abril 2014].
