Libertate asimptotică
În teoria cuantică a câmpului , libertatea asimptotică este proprietatea pe care o au anumite teorii bazate pe un grup de ecartament non- abelian de a vedea scăderea constantă a cuplării lor atunci când distanțele devin mici (în raport cu scara teoriei) sau invers când energiile implicate devin importante în raport cu o anumită scară caracteristică . Primul exemplu al unei teorii libere asimptotic este cel al cromodinamicii cuantice (sau pe scurt QCD ) folosit pentru a descrie quarcii și interacțiunile lor, care se numește interacțiunea puternică . Se bazează pe grupul Lie și are 3 familii (sau arome ) de 2 quarks care pot lua 3 culori .
Această proprietate este foarte interesantă din punct de vedere tehnic, deoarece implică faptul că, în cadrul experimentelor efectuate la energie ridicată în acceleratoare , este posibil să se utilizeze teoria perturbărilor pentru efectuarea calculelor teoretice.
Cu toate acestea, proprietatea asimptotică a libertății implică reciproc că, atunci când energiile sunt slabe, constanta de cuplare a teoriei devine mare și devine foarte dificil să se obțină rezultate teoretice analitice în acest domeniu. Când constanta de cuplare nu este mică în teoria câmpului cuantic, spunem că lucrăm în regim non-perturbativ . Spunem că o teorie liberă asimptotic nu este perturbativă la energie scăzută.
Regimul non-perturbativ este dificil de studiat, deoarece nu numai pe lângă problema divergenței seriei perturbative dată de suma diagramelor Feynman , în esență obiecte non-perturbative , cum ar fi instantonii, contribuie la acesta într-un mod non-neglijabil. .
Deși reprezintă un obstacol teoretic în calea analizei teoretice, această evoluție către un regim non-perturbativ cu energie scăzută are o consecință fizică foarte importantă și binecunoscută din punct de vedere experimental în cazul QCD : confinarea . Într-adevăr, în natură , care corespunde regimului cu energie scăzută pentru majoritatea fenomenelor pe care le observăm de obicei, cuarcii nu sunt vizibili individual. Ele sunt limitate și numai grupuri de cuarci, numite în jargonul de fizicii cuantice ale statelor legate , punctul de vedere neutru al interacțiunii puternice (adică culorile sunt compensate) sunt vizibile. Cele mai importante pentru materia din care suntem făcuți sunt protonii și neutronii care formează nucleele atomilor , care au 3 cuarci de 3 culori diferite. Li se dă numele de barioni . Există alte combinații neutre quark-antiquark și se numesc mezoni . Barionii și mezonii formează setul de particule supuse unei interacțiuni puternice , numite hadroni . Prin urmare, vedem că libertatea asimptotică are consecințe destul de importante pentru structura materiei observate.
Prin urmare, este de o importanță capitală să înțelegem cu precizie, din punct de vedere teoretic, mecanismul care duce la închiderea quarkului. Este una dintre cele șapte probleme ale Premiului Mileniu puse de Institutul de Matematică Clay și a cărei rezoluție îi va aduce autorului un milion de dolari.
Vezi și tu
- Cromodinamica cuantică
- Teoria câmpului cuantic
- Model standard (fizic)
- David J. Gross , H. David Politzer și Frank Wilczek , 2004 Premiul Nobel pentru fizică pentru descoperirea libertății asimptotice în teoria interacțiunilor puternice .
