| КонфайнментColor confinement Конфайнмент −
удержание цветных кварков и глюонов внутри бесцветных адронов. См. также
|
Боттомоний
Чармоний
Согласно
модели кварков все адроны состоят из кварков. Переносчиками сильного взаимодействия
между кварками являются глюоны. Кварки и глюоны характеризуются квантовым
числом цвет. Однако ни в природе, ни
в экспериментах при высоких энергиях кварки и глюоны в свободном состоянии
в виде цветных объектов не обнаружены. Гипотеза конфайнмента состоит в том,
что кварки и глюоны могут существовать только в связанном состоянии внутри
адрона. Для того чтобы не дать возможности кваркам покинуть адрон, силы
связывающие кварки в адроне должны возрастать с увеличением расстояния между
кварками. В то же время известно, что между адронами не действуют такие
силы, т.к. адроны существуют изолированно друг от друга. Эти характерные
особенности сильного цветного взаимодействия, связывающего цветные частицы,
позволяют объяснить также, почему не наблюдаются комбинации из двух или
четырех кварков.
Молекулы можно расщепить на отдельные атомы, атомы − на ядра и электроны,
ядра − на нуклоны. Поэтому, чтобы сделать определенные заключения о свойствах
кварков по известным свойствам адронов, необходимы некоторые предположения
относительно законов, определяющих поведение кварков. В частности, кварки
должны описываться на основе тех же общих принципов, что и наблюдаемые характеристики
адронов, т.е. принципов квантовой механики и специальной теории относительности.
Квантовые характеристики адронов должны определяться квантовыми характеристиками
кварков. Должно существовать несколько типов кварков для объяснения всей
наблюдаемой совокупности адронов. Кварки должны обладать полуцелым спином,
и на них должен распространяться принцип Паули.КОНФАЙНМЕНТ • Большая российская энциклопедия
Авторы: Д.
И. Дьяконов
КОНФА́ЙНМЕНТ (англ. confinement – удержание, заточение), удержание (пленение) «цветных» кварков и глюонов внутри «бесцветных» адронов. К. проявляется в том, что в природе наблюдаются лишь связанные состояния кварков (мезоны и барионы, в т. ч. протоны и нейтроны), а также их резонансные возбуждения, но не сами кварки в свободном виде. В истории физики такая ситуация встречается впервые. Напр., затратив некоторую энергию связи, молекулы можно разъединить на составляющие их атомы, атомы можно ионизовать, выбив электроны, ядро можно разбить на отд. протоны и нейтроны. Однако сами протоны и нейтроны, состоящие из кварков, принципиально невозможно разбить на кварки. При столкновении протонов на ускорителях заряженных частиц с энергией, в тысячи раз превосходящей энергию покоя, рождаются не отд. кварки, а новые мезоны и барионы, состоящие из кварков.
Глюоны, являющиеся аналогом фотонов, в отличие от последних, также не наблюдаются в свободном виде, т. е., как и кварки, испытывают конфайнмент.
Считается, что при разведении кварков на большие расстояния между ними действует не убывающая с расстоянием сила притяжения, равная примерно 1 ГэВ/фм, благодаря которой кварки всегда связываются в адроны. При разведении кварков между ними натягивается «струна», препятствующая их разлетанию, однако природа этой «струны» пока не ясна. Если энергия натянутой между кварками струны больше энергии покоя мезона, энергетически выгодным становится разрыв струны на две более короткие, на концах которых опять находятся кварки.
Наиболее известным качественным объяснением К. служит механизм Мандельстама – ‘т Хофта, аналог Мейснера эффекта в сверхпроводниках, который состоит в том, что магнитное поле не может проникнуть в тело сверхпроводника без разрушения сверхпроводимости, т.
е. разрушения конденсата электрич. зарядов. Если в сверхпроводник мысленно ввести магнитные монополи (их можно имитировать в виде концов тонких и длинных соленоидов), то по линии, соединяющей монополи, возникает «трубка», в которой сконцентрирован магнитный поток, а энергия взаимодействия двух монополей пропорциональна расстоянию между монополями. В т. н. дуальном эффекте Мейснера магнитные поля и заряды заменяются на электрические, и наоборот.
В отличие от электродинамики, в квантовой хромодинамике (КХД), основанной на неабелевой калибровочной симметрии, конфигурации поля глюонов в виде хромомагнитных монополей допустимы. Предполагается, что в вакууме происходит конденсация магнитных монополей, а не электрич. зарядов, как в сверхпроводниках. Тогда кварки, являющиеся источником хромоэлектрич. поля, соединяются «трубкой», в которую сжаты силовые линии хромоэлектрич.
поля, и энергия взаимодействия кварков пропорциональна расстоянию между ними, что и обеспечивает конфайнмент.
Такой сценарий К. описан математически в некоторых моделях квантовой теории поля, имеющих сходство с КХД, но не в самой КХД, в которой применение аналитич. методов затруднено тем, что константа взаимодействия не мала. Поэтому К. исследуют численно компьютерным моделированием на пространственно-временнóй решётке. В компьютерных экспериментах действительно наблюдается линейный рост энергии взаимодействия двух кварков с расстоянием и формирование «струны» между ними. Выше некоторой критич. темп-ры происходит переход в фазу деконфайнмента, в ней кварки уже не связаны струной, а образуют сильновзаимодействующую кварк-глюонную плазму.
С теоретич. точки зрения К. представляет собой парадоксальную ситуацию, в которой «цветные» объекты (кварки, глюоны) испытывают корреляции на дальних расстояниях, в то время как корреляции «бесцветных» или калибровочно-инвариантных величин убывают экспоненциально, т.
е. очень быстро. Экспоненциальному убыванию корреляций отвечает наличие массивных частиц (адронов) и отсутствие частиц безмассовых. Между тем КХД формулируется в терминах именно безмассовых полей – глюонов. Т. о., К. кварков означает полную перестройку содержания теории (по сравнению с её исходной формулировкой) в результате сильного взаимодействия кварков и глюонов. Пока не существует не только полностью адекватного математич. описания этого явления, но даже общепринятого качественного объяснения механизма конфайнмента.
Bag Модель удержания творога
Bag Модель удержания творога Имея дело с природой удержания кварков, одна из визуализаций представляет собой эластичный мешок, который позволяет кваркам свободно перемещаться, пока вы не пытаетесь раздвинуть их дальше друг от друга. Но если вы попытаетесь вытащить кварк, мешок растянется и будет сопротивляться.
Модели удержания кварков помогают понять, почему мы не видели изолированных кварков. Если одному из составляющих кварков частицы придается достаточно энергии, он может создать струю мезонов, поскольку энергия, переданная кварку, используется для создания пар кварк-антикварк. Эксперименты показывают, что силы, удерживающие кварки, ослабевают по мере того, как кварки сближаются, так что в пределах бариона или адрона они могут свободно перемещаться. | Индекс Концепции частиц Каталожный номер | ||||||
| Назад |
Это условие называется «асимптотической свободой».По мере того, как кварки внутри мезона или бариона сближаются, удерживающая сила ослабевает, так что она асимптотически приближается к нулю для тесного удержания. Подразумевается, что кварки в замкнутом пространстве могут свободно перемещаться. Часть природы удержания кварков заключается в том, что чем дальше вы пытаетесь развести кварки, тем больше сила удержания. Это часто визуализируют в терминах «модели мешка» удержания кварков. Потенциальная функция, успешно использованная для описания некоторых кварковых систем, имеет вид: Сила межкваркового взаимодействия уменьшается при малых значениях r, и Рольф качественно описывает это как результат проникновения глюонного облака, окружающего кварки. Другой подход к асимптотической свободе заключается в использовании переменной константы связи сильных сил, которая зависит от длины волны кварка. Выражение, пришедшее из квантовой хромодинамики: | Указатель Концепции частиц Ссылка | ||
| Вернись |
Глюоны несут «цветовой заряд», поэтому проникновение в облако уменьшит эффективный цветовой заряд кварка.Приключение частиц | Что удерживает его вместе?
Вечные вопросы
В поисках фундаментального
атом
Является ли атом фундаментальным?
Является ли ядро фундаментальным?
Являются ли протоны и нейтроны Кварки и лептоны
Материя и антиматерия
Что такое антивещество?
кварки
Именование кварков
Адроны, барионы и мезоны
лептоны
лептон распадается
Сохранение лептонного типа
Тест на лептонный распад
нейтрино
Тест. Четыре взаимодействия Как материя взаимодействует? Невидимый эффект Электромагнетизм Остаточная ЭМ сила Что с ядром? Сильный Цветовой заряд Удержание кварков Кварки испускают глюоны Остаточная сила Слабый электрослабый Сила тяжести Сводка по взаимодействию Квантовая механика Принцип исключения Паули Фермионы и бозоны Многое, что нужно помнить Конец раздела Проверка теории В поисках структуры атома результат Резерфорда Анализ Резерфорда Как физики экспериментируют Отклоненный зонд Обнаружение мира Лучший микроскоп Длина волны — Пещера Длина волны — Мораль Объяснение длины волны и разрешения Инструмент физики: ускоритель Волны и частицы Мировой измеритель Масса и энергия Преобразование энергии в массу Ускорители Как получить частицы для ускорения Ускоряющие частицы Ускорение частиц: Анимация Дизайн ускорителя Фиксированные целевые эксперименты Эксперимент со встречным пучком Линейный или круговой ускоритель Что заставляет частицы двигаться по кругу? Преимущества конструкции ускорителя Основные ускорители Событие Детекторы Формы детектора Современные детекторы Типичные компоненты детектора Измерение заряда и импульса Сечение детектора Викторина — Следы частиц Компьютерная реконструкция Кварк/глюонное событие Конец Конец раздела Роль бозона Хиггса Теория 1964 года Бозон Какова масса бозона? Столкновения на Большом адронном коллайдере могут произвести много вещей Объявление Фейерверк 4 июля Бозон Хиггса распадается на другие частицы Легко обнаружить Как может выглядеть «событие» с бозоном Хиггса в ATLAS Пример реального события с возможным распадом бозона Хиггса Каков Механизм, придающий массу элементарным частицам? Каков Механизм, сообщающий массу элементарным частицам? Часть 2 Как бозон Хиггса получает свою массу? Нахождение массы бозона Хиггса Нахождение массы бозона Хиггса, часть 2 Нахождение массы бозона Хиггса по продуктам его распада Данные о бозоне Хиггса имеют предысторию Эволюция во времени данных о бозоне Хиггса Данные о распаде бозона Хиггса на два фотона Недочеты первых данных Действительно ли эта частица — бозон Хиггса? Плавает и крякает, как утка? Откуда берется большая часть массы Вселенной? Если бы Хиггса не было? Итак, если бы не Хиггс, на что была бы похожа Вселенная? Является ли этот бозон Хиггса бозоном Хиггса Стандартной модели? В жизни есть нечто большее, чем бозон Хиггса! Конец раздела За пределами стандартной модели Стандартная модель как теория Три поколения Теория Великого Объединения Силы и теория Великого объединения Суперсимметрия Струнная теория Дополнительные размеры Темная материя Конец раздела Что такое распад? Радиоактивность Радиоактивные частицы Путаница о распадах Взгляд в ядро Если это может случиться, это произойдет Период полураспада Недостающая масса Медиаторы распада частиц Виртуальные частицы Различные взаимодействия Аннигиляции Пузырьковая камера и распады Бета-распад нейтрона Ангиляция электронов / позитронов Лучшее производство Конец раздела |
Из каких частиц состоятСтандартная модель > Что объединяет ее? > Удержание кварков
| Удержание кварков Частицы с цветным зарядом не могут быть обнаружены по отдельности. Развитие теории сильного в Стандартной модели.
взаимодействия отразили свидетельство того, что кварки объединяются только в
барионы (трехкварковые объекты) и мезоны (кварк-антикварковые объекты),
но не, например, четырехкварковые объекты. Теперь мы понимаем, что только
барионы (три разных цвета) и мезоны (цветной и антицветный) нейтральны по цвету.
Такие частицы, как удд или уддд что
не могут быть объединены в нейтральные по цвету состояния никогда не наблюдаются. Силовое цветовое полеКварки в данном адроне бешено обмениваются глюонами . По этой причине, физики говорят о цветовом силовом поле , которое состоит из глюоны, удерживающие группу кварков вместе. Если один из кварков в
данный адрон отрывается от своих соседей,
цветовое силовое поле «протягивается» между этим
кварк и его соседи. |
По этой причине
цветные кварки заключены в группы (адроны) с другими
кварки. Эти композиты имеют нейтральный цвет.
