색제한

Color confinement
특정 범위에서는 색속 튜브를 계속 연장하는 것보다 쿼크-반쿼크 쌍을 생성하는 것이 에너지적으로 유리하기 때문에 색력은 제한을 선호한다.이것은 길쭉한 고무줄의 동작과 유사합니다.
색 제한 애니메이션입니다.표시된 것처럼 쿼크에 에너지가 공급되면 글루온 튜브는 "스냅"하여 쿼크-반쿼크 쌍을 형성할 때까지 연장됩니다.따라서 단일 쿼크는 분리하여 볼 수 없습니다.

양자색역학(QCD)에서, 종종 단순히 제한이라고 불리는 색 제한은 색을 띠는 입자(쿼크나 글루온 등)가 분리될 수 없는 현상이며, 따라서 약 2테라켈빈(약 13의 에너지에 해당) 이하의 정상 조건에서 직접적으로 관찰될 수 없다.0 ~ 140 MeV (입자당)[1][2]쿼크와 글루온은 강입자를 형성하기 위해 뭉쳐야 한다.하드론의 두 가지 주요 유형은 중간자(쿼크 하나, 반쿼크 하나)와 바리온(쿼크 세 개)입니다.또한 글루온으로만 구성된 무색 글루볼은 실험적으로 식별하기 어렵지만 구속과 일치한다.쿼크와 글루온은 새로운 하드론을 [3]생산하지 않고서는 부모 하드론에서 분리될 수 없다.

기원.

비벨 게이지 이론에서 색 제한에 대한 분석적 증거는 아직 없다.양자전기역학(QED)의 광자와 달리 QCD의 힘을 전달하는 글루온은 색전하를 띠는 것으로 정성적으로 이해할 수 있다.플럭스 튜브(또는 끈)를 끼웁니다.글루온장의 이러한 거동으로 인해 입자 간의 강한 힘은 [4][5]분리에 관계없이 일정합니다.

따라서 두 가지 색 전하가 분리되면 어느 시점에서는 튜브를 더 확장하는 대신 새로운 쿼크-반쿼크 쌍이 나타나는데 에너지적으로 유리해진다.그 결과, 쿼크가 입자 가속기에서 생성될 때, 검출기에서 개별 쿼크를 보는 대신, 과학자들은 많은 색깔 중립 입자의 "제트"가 함께 뭉쳐 있는 것을 보게 된다.이 프로세스를 하드론화, 플래그멘테이션 또는 스트링 브레이킹이라고 합니다.

구속 단계는 보통 윌슨 루프의 작용 거동에 의해 정의되는데, 이것은 단순히 한 지점에서 생성되고 다른 지점에서 소멸되는 쿼크-반쿼크 쌍에 의해 추적된 시공간에서의 경로이다.비구속 이론에서, 그러한 루프의 작용은 그 둘레에 비례합니다.그러나, 제한 이론에서는, 루프의 작용은 대신에 그 면적에 비례합니다.면적이 쿼크-반쿼크 쌍의 분리에 비례하기 때문에 자유쿼크는 억제된다.이러한 화상에서는, 다른 방향의 루프를 포함한 루프는, 2개의 루프 사이에 작은 면적 밖에 없기 때문에, 중간자가 허가된다.0이 아닌 온도에서 가두는 순서 연산자는 폴랴코프 루프라고 알려진 윌슨 루프의 열 버전입니다.

구속 척도

제한 척도 또는 QCD 척도는 섭동적으로 정의된 강한 결합 상수가 분산되는 척도이다.이것은 란다우 극으로 알려져 있다.따라서 제한 척도의 정의와 값은 사용된 재규격화 방식에 따라 달라집니다.예를 들어 MS 바의 스킴과4루프 실행 시 3가지 플레이버의 경우 세계 평균은 다음과[6] 같습니다.

정규화 그룹 방정식이 정확하게 풀리면 스케일은 [clarification needed]전혀 정의되지 않습니다.따라서 특정 기준 척도에서 강한 결합 상수 값을 대신 인용하는 것이 일반적입니다.

때때로 구속의 유일한 기원은 란다우 극 부근의 강한 결합의 매우 큰 값이라고 믿어진다.이것은 때때로 적외선 노예제(자외선의 자유도와 대조하기 위해 선택된 용어)라고 불립니다.그러나 QCD에서 란다우 극은 [7][8]비물리적이기 때문에 부정확하다. 이는 제한 규모에서 란다우 극의 위치가 선택 재규격화 체계, 즉 관례에 따라 크게 좌우된다는 사실에서 알 수 있다.대부분의 증거는 보통 재규격화 방식의 선택에 따라 값이 1-3인 중간 정도 큰 결합을 가리키고 있다.적외선 노예제도의 단순하지만 잘못된 메커니즘과 달리, 큰 커플링은 색 제한의 한 가지 요소일 뿐이고, 다른 하나는 글루온이 색전하를 띠기 때문에 글루온 튜브로 붕괴될 수 있다는 것입니다.

구속을 나타내는 모델

4개 시공간 차원의 QCD 외에 2차원 Schwinger 모델도 [9]구속을 나타냅니다.콤팩트 아벨 게이지 이론은 또한 2와 3의 시공간 [10]차원에 구속을 나타낸다.스피논이라고 불리는 자기 시스템의 소자 [11]들뜸에서 구속이 발견되었습니다.

만약 전기 약 대칭 파괴 척도가 낮아진다면, 깨지지 않은 SU(2) 상호작용은 결국 제약이 될 것이다.SU(2)가 해당 스케일보다 높게 구속되는 대안 모델은 낮은 에너지에서는 표준 모델과 양적으로 유사하지만 대칭 [12]파괴에서는 크게 다르다.

완전 스크리닝 쿼크 모델

쿼크 구속 아이디어 외에도 쿼크를 둘러싼 글루온 색에 의해 쿼크의 색전하가 완전히 차단될 가능성이 있다.쿼크 색전하의 완전한 스크리닝을 제공하는 SU(3) 고전적 양-밀스 이론의 정확한 [13]해법이 발견되었다.그러나 이러한 고전적인 솔루션은 QCD 진공의 사소한 특성을 고려하지 않는다.따라서 분리된 쿼크에 대한 이러한 풀 글루온 선별 솔루션의 중요성은 명확하지 않다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Barger, V.; Phillips, R. (1997). Collider Physics. Addison–Wesley. ISBN 978-0-201-14945-6.
  2. ^ Greensite, J. (2011). An introduction to the confinement problem. Lecture Notes in Physics. Vol. 821. Springer. Bibcode:2011LNP...821.....G. doi:10.1007/978-3-642-14382-3. ISBN 978-3-642-14381-6.
  3. ^ Wu, T.-Y.; Hwang, Pauchy W.-Y. (1991). Relativistic quantum mechanics and quantum fields. World Scientific. p. 321. ISBN 978-981-02-0608-6.
  4. ^ Muta, T. (2009). Foundations of Quantum Chromodynamics: An introduction to perturbative methods in gauge theories. Lecture Notes in Physics. Vol. 78 (3rd ed.). World Scientific. ISBN 978-981-279-353-9.
  5. ^ Smilga, A. (2001). Lectures on quantum chromodynamics. World Scientific. ISBN 978-981-02-4331-9.
  6. ^ "Review on Quantum Chromodynamics" (PDF). Particle Data Group.
  7. ^ a b A. Deur, S. J. Brodsky 및 G. F. de Teramond, (2016) "The QCD Running Coupling" Prog.파트 누클물리 90, 1
  8. ^ D. Binosi, C. Mezrag, J. Papavassiliou, C. D. Roberts 및 J. Rodriguez-Qintero, (2017년) "프로세스 독립적인 강력한 실행 커플링" Phys.개정판 D 96, No. 5,054026
  9. ^ Wilson, Kenneth G. (1974). "Confinement of Quarks". Physical Review D. 10 (8): 2445–2459. Bibcode:1974PhRvD..10.2445W. doi:10.1103/PhysRevD.10.2445.
  10. ^ Schön, Verena; Michael, Thies (2000). "2d Model Field Theories at Finite Temperature and Density (Section 2.5)". In Shifman, M. (ed.). At the Frontier of Particle Physics. pp. 1945–2032. arXiv:hep-th/0008175. Bibcode:2001afpp.book.1945S. CiteSeerX 10.1.1.28.1108. doi:10.1142/9789812810458_0041. ISBN 978-981-02-4445-3. S2CID 17401298.
  11. ^ Lake, Bella; Tsvelik, Alexei M.; Notbohm, Susanne; Tennant, D. Alan; Perring, Toby G.; Reehuis, Manfred; Sekar, Chinnathambi; Krabbes, Gernot; Büchner, Bernd (2009). "Confinement of fractional quantum number particles in a condensed-matter system". Nature Physics. 6 (1): 50–55. arXiv:0908.1038. Bibcode:2010NatPh...6...50L. doi:10.1038/nphys1462. S2CID 18699704.
  12. ^ Claudson, M.; Farhi, E.; Jaffe, R. L. (1 August 1986). "Strongly coupled standard model". Physical Review D. 34 (3): 873–887. Bibcode:1986PhRvD..34..873C. doi:10.1103/PhysRevD.34.873. PMID 9957220.
  13. ^ Cahill, Kevin (1978). "Example of Color Screening". Physical Review Letters. 41 (9): 599–601. Bibcode:1978PhRvL..41..599C. doi:10.1103/PhysRevLett.41.599.