Diferència entre revisions de la pàgina «Confinament de color»

m
Robot treu puntuació penjada després de referències
m (Robot treu puntuació penjada després de referències)
El confinament del [[Càrrega de color|color]], sovint anomenat simplement "confinament", és el fenomen físic pel qual les [[Partícula elemental|partícules]] amb càrrega de color ([[Quark|quarks]] i [[Gluó|gluons]]) no poden ser aïllades, i per tant no poden ser observades lliures.<ref>{{ref-llibre|autor=V. Barger, R. Phillips
|any=1997
|títol=Collider Physics
|editorial=[[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 [[Força nuclear forta|interacció forta]]. 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". A altes energies la CDQ exhibeix [[deconfinament]] de color, i els quarks i els gluons són lliures ([[llibertat asimptòtica]]) de moure's sobre distàncies majors d'un [[Metre|femtometre]] (la mida d'un hadró). Aquesta fase també rep el nom de [[plasma de quarks i gluons]].
 
[[Image:Quark confinement.svg|thumb|300px|La força de color associada al camp gluònic afavoreix el confinament dels quarks perquè quan es prova de separar-los, a partir d'una certa energia resulta més "econòmic" crear un nou parell quark-antiquark que seguir allargant el tub de flux de color entre els quarks originals, de forma anàloga al comportament d'una molla que es trenca quan l'estirem. Si l'energia de separació inicial és molt elevada, al final del procés de creació de parelles quark-antiquark es forma un "[[Jet (física)|jet]]" d'hadrons format per múltiples partícules.]]
El confinament és degut al fet que els gluons 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 en CDQ es defineix teòricament a partir del comportament de l'[[Acció (física)|acció]] del [[bucle de Wilson]] ,<ref name="Wilson 1974">{{ref-publicació|nom=Kenneth G. |cognom=Wilson |títol=Confinement of Quarks |publicació=Physical Review D |volum=10 |pàgines=2445–2459 |data=1974-10-15 |url=http://prd.aps.org/abstract/PRD/v10/i8/p2445_1 |editorial=[[American Physical Society]] |lloc=College Park, MD, USA |issn=1550-2368 |oclc=55589778 |consulta=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.
 
== Aspectes teòrics ==
Aquesta equació és reminiscent de les [[equacions de Maxwell]] que descriuen el [[camp electromagnètic]] en termes de corrents i càrregues, però el terme entre parèntesis introdueix una diferència fonamental: a diferència dels fotons, els gluons tenen càrrega de color i poden interaccionar entre ells. Aquesta diferència crucial fa que la interacció electromagnètica tingui un abast potencialment infinit davant del molt curt abast de la interacció forta. Malgrat això, no s'ha pogut provar rigorosament si l'auto-interacció dels gluons pot explicar tots els detalls del confinament. Les equacions semiclàssiques del camp gluònic constitueixen un sistema d'equacions complicat per a 8 tipus de gluons que interaccionen entre si. El seu tractament quàntic és encara més complicat en no poder-se realitzar amb càlculs pertorbatius.
 
A més de la CDQ en quatre dimensions de l'espai-temps, un altre model que exhibeix confinament és el [[model Schwinger]] .<ref name="Wilson 1974">{{ref-publicació|nom=Kenneth G. |cognom=Wilson |títol=Confinement of Quarks |publicació=Physical Review D |volum=10 |pàgines=2445–2459 |data=1974-10-15 |url=http://prd.aps.org/abstract/PRD/v10/i8/p2445_1 |editorial=[[American Physical Society]] |lloc=College Park, MD, USA |issn=1550-2368 |oclc=55589778 |consulta=2014-04-12|bibcode = 1974PhRvD..10.2445W |doi = 10.1103/PhysRevD.10.2445 }}</ref>. [[Teoria quàntica de camps|Teories gauge]] basades en [[Grup abelià|grups abelians]] compactes també exhibeixen confinament en 2 i 3 dimensions de l'espai-temps,<ref>{{Ref-publicació|cognom = Verena Schoen|nom = Michael Thies|article = 2-D model field theories at finite temperature and density|publicació = At the frontier of particle physics, Vol. 3|url = http://arxiv.org/abs/hep-th/0008175v1|data = 2000|pàgines = 1945-2032}}</ref>, així com en excitacions elementals de sistemes magnètics anomenats spinons .<ref name="Lake et al, 2009">{{closed access}} {{ref-publicació|nom1=Bella |cognom1=Lake |nom2=Alexei M. |cognom2=Tsvelik |nom3=Susanne |cognom3=Notbohm |nom4=D. Alan |cognom4=Tennant |nom5=Toby G. |cognom5=Perring |nom6=Manfred |cognom6=Reehuis |nom7=Chinnathambi |cognom7=Sekar |nom8=Gernot |cognom8=Krabbes |nom9=Bernd |cognom9=Büchner |data=2009-11-29 |títol=Confinement of fractional quantum number particles in a condensed-matter system |url=http://www.nature.com/nphys/journal/v6/n1/full/nphys1462.html |publicació=[[Nature Physics]] |lloc=London, UK |editorial=[[Nature Publishing Group]] |volum=6 |exemplar=1 |pàgines=50–55 |issn=1745-2481 |oclc=150143123 |consulta=2014-04-12 |subscription=yes |doi=10.1038/nphys1462|arxiv = 0908.1038 |bibcode = 2010NatPh...6...50L }}</ref>. 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 CDQ.
 
== Implicacions experimentals i fenomenològiques ==
1.340.310

modificacions