Confinament de color: diferència entre les revisions

cap resum d'edició
Cap resum de modificació
Cap resum de modificació
|publisher=[[Addison–Wesley]]
|isbn=0-201-14945-1
}}</ref>. Els quarks, per defecte, s'agrupen en estats lligats, anomenats [[Hadró|hadrons,]] de dos tipus: [[Mesó|mesons]] (un parell quark-antiquark) i [[Barió|barions]] (tres quarks), sota l'intercanvi constant de gluons com a [[Bosó|bosons]] transmissors de la interacció forta.[[Image:Quark confinement.svg|thumb|350px|La força del color afavoreix el confinament perquè quan es prova de separar dos quarks, a partir d'una certa energia resulta més "econòmic" crear un nou parell quark-antiquark que seguir allargant el tub de flux color entre els quarks originals, de forma anàloga al comportament d'una molla que es trenca quan l'estirem. Al final del procés de creació de parelles quark-antiquark es forma un "jet" d'hadrons format per múltiples partícules.]]
[[File:Gluon tube-color confinement animation.gif|thumb|300px|Animació del confinament de color. Quan s'intenta separar dos quarks injectant-hi energia, el tub de gluons s'allarga fins que arriba un punt en què es trenca i forma un nou parell quark-antiquark.]]
 
==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 [[Força nuclear forta|interacció forta]], la [[cromodinàmica quàntica]] (CDQ), hagisigui de mantenir-les confinades"confinant". El confinament és degut al fet que els gluons, com a [[Bosó|bosons]] de la CDQ portadors de la interacció forta, posseeixen ells mateixos càrrega de color (a diferència dels [[Fotó|fotons]] de la [[Electrodinàmica quàntica|EDQ]] que no tenen [[càrrega elèctrica]] i generen un [[Potencial elèctric|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 (física)|força]] constant independent de la distància (o, equivalentment, un potencial que creix linealment), equivalent a uns 10.000 [[Newton (unitat)|newtons]].
 
La fase de confinament es defineix teòricament a partir del comportament de l'[[Acció (física)|acció]] del [[bucle de Wilson]],<ref name="Wilson 1974">{{cite journal |first=Kenneth G. |last=Wilson |title=Confinement of Quarks |journal=Physical Review D |volume=10 |pages=2445–2459 |date=1974-10-15 |url=http://prd.aps.org/abstract/PRD/v10/i8/p2445_1 |publisher=[[American Physical Society]] |location=College Park, MD, USA |issn=1550-2368 |oclc=55589778 |accessdate=2014-04-12|bibcode = 1974PhRvD..10.2445W |doi = 10.1103/PhysRevD.10.2445 }}</ref>, 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.
Quan dos quarks se separen, com succeeix en les col·lisions d'[[Accelerador de partícules|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. Quan l'energia generada en la col·lisió és molt gran, en lloc de veure els quarks lliures individuals en els detectors, s'observa la producció de "jets" ("dolls") de moltes partícules neutres de color neutre (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.
 
== Observació experimental ==
La
Quan dos quarks se separen, com succeeix en les col·lisions d'[[Accelerador de partícules|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. QuanUn cop creat el parell i donat que s'ha fet servir ja part de l'energia generadadisponible, enés lapossible col·lisióque ésels moltquarks 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"[[Jet (física)|jets]]"dolls") de moltes partícules neutres de color neutre (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'').
fase de confinament es defineix generalment pel comportament de l'acció
del bucle de Wilson, que és simplement la ruta d'accés a l'espai-temps
traçada per un parell quark-antiquark creat en un punt i aniquilat en un
altre punt. En una teoria no confinament, l'acció d'un bucle d'aquest tipus és proporcional al seu perímetre. No obstant això, en una teoria de confinament, l'acció del bucle és en canvi proporcional a la seva àrea. Ja que l'àrea és proporcional a la separació del parell quark-antiquark, quarks lliures se suprimeixen. Els
fondes estan permesos en una imatge tal, ja que un bucle que conté un
altre bucle en la direcció oposada tindrà només una petita àrea entre
els dos bucles.
 
==Models que exhibeixen confinament==
BesidesA [[Quantummés Chromodynamics|QCD]]de inla fourCQD spacetimeen quatre dimensions,{{clarify|date=July 2015|reason=Inde whatl'espai-temps, senseun is QCD aaltre model "exhibiting"que confinement?}}exhibeix anotherconfinament model which exhibits confinement isés theel [[model Schwinger model]]. <ref name="Wilson 1974">{{cite journal |first=Kenneth G. |last=Wilson |title=Confinement of Quarks |journal=Physical Review D |volume=10 |pages=2445–2459 |date=1974-10-15 |url=http://prd.aps.org/abstract/PRD/v10/i8/p2445_1 |publisher=[[American Physical Society]] |location=College Park, MD, USA |issn=1550-2368 |oclc=55589778 |accessdate=2014-04-12|bibcode = 1974PhRvD..10.2445W |doi = 10.1103/PhysRevD.10.2445 }}</ref> Compact. [[AbelianTeoria groupquàntica de camps|AbelianTeories gauge]] basades en [[gaugeGrup theoryabelià|gaugegrups theoriesabelians]] alsocompactes exhibittambé confinementexhibeixen inconfinament en 2 andi 3 spacetime dimensions. de l'espai-tempss <ref>{{cite arXiv
| last1=Schön | first1=Verena | first2=Thies |last2=Michael
| date=2000-08-22
| title=2d Model Field Theories at Finite Temperature and Density (Section 2.5)
| class=hep-th
}}</ref>, Confinementaixí hascom recentlyen beenexcitacions foundelementals inde elementarysistemes excitationsmagnètics ofanomenats magneticspinons systems called [[spinon]]s.<ref name="Lake et al, 2009">{{closed access}} {{cite journal |first1=Bella |last1=Lake |first2=Alexei M. |last2=Tsvelik |first3=Susanne |last3=Notbohm |first4=D. Alan |last4=Tennant |first5=Toby G. |last5=Perring |first6=Manfred |last6=Reehuis |first7=Chinnathambi |last7=Sekar |first8=Gernot |last8=Krabbes |first9=Bernd |last9=Büchner |date=2009-11-29 |title=Confinement of fractional quantum number particles in a condensed-matter system |url=http://www.nature.com/nphys/journal/v6/n1/full/nphys1462.html |journal=[[Nature Physics]] |location=London, UK |publisher=[[Nature Publishing Group]] |volume=6 |issue=1 |pages=50–55 |issn=1745-2481 |oclc=150143123 |accessdate=2014-04-12 |subscription=yes |doi=10.1038/nphys1462|arxiv = 0908.1038 |bibcode = 2010NatPh...6...50L }}</ref>.
 
==Models ofde fullyquarks screenedtotalment quarksapantallats==
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.
Besides the quark confinement idea, there is a potential possibility, that color charge of quarks gets fully screened by the gluonic color, surrounding the [[quark]]. Exact solutions of SU(3) classical [[Yang–Mills theory]], which provide full screening (by [[gluon]] fields) of the color charge of a quark have been found.<ref name="Cahill 1978">{{closed access}} {{cite journal |publisher=[[American Physical Society]] |doi=10.1103/PhysRevLett.41.599 |title=Example of Color Screening |date=1978-08-28 |url=http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.41.599 |journal=[[Physical Review Letters]] |volume=41 |issue=9 |pages=599–601 |last=Cahill |first=Kevin |accessdate=2014-04-12 |oclc=31492939 |issn=1079-7114 |subscription=y|bibcode = 1978PhRvL..41..599C }}</ref> However, such classical solutions do not take into account non-trivial properties of [[QCD vacuum]]. Therefore, a significance of such full gluonic screening solutions for a separated quark is not clear.
 
== SeeVegeu alsotambé ==
* [[Cromodinàmica quàntica]]
* [[Gluon field strength tensor]]
* [[Força nuclear forta|Interacció forta]]
* [[Asymptotic freedom]]
* [[Gluó|Gluons]]
* [[Center vortex|Center vortices]]
* [[DeconfiningJet phase(física)|Jets]]
* [[QuantumLlibertat mechanicsasimptòtica]]
* [[ParticleMecànica physicsquàntica]]
* [[FundamentalFísica forcede partícules]]
* [[Dual superconducting model]]
* [[Beta-function]]
* [[Infrared safety]]
 
== ReferencesReferències ==
{{reflist}}
*
 
==External links==
*[http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/quark.html Quarks]
 
[[Category:Gluons]]
5.237

modificacions