Comment les quarks suppriment-ils exactement les fluctuations des gluons?
Dans cette vidéo Veritasium et dans cette réponse, il est dit que les quarks suppriment les fluctuations des gluons, créant ainsi un soi-disant `` tube de flux '' qui lie les gluons ensemble (comme expliqué à la fois dans la vidéo liée et dans la réponse).
Je me suis demandé exactement comment l'existence d'un quark (ou plutôt de deux, puisqu'ils ne peuvent exister seuls) supprime les fluctuations de gluons. Y a-t-il une explication à cela ou est-ce simplement un fait observable? Je suppose qu'il est impossible d'observer l'origine de la suppression des fluctuations des gluons, car elle doit déjà être là pour que le quark existe.
Alors: comment ou pourquoi les quarks suppriment-ils les fluctuations des gluons?
Comme je ne suis qu'au lycée / l'équivalent allemand, je préférerais une réponse (partiellement) non mathématique, mais si cela est nécessaire, je ferai de mon mieux pour comprendre
Réponses
Tout d'abord, un mot d'avertissement: les informations contenues dans des vidéos scientifiques publiques comme celle-ci sont souvent comme un jeu de téléphone: un chercheur a essayé d'expliquer ses résultats à un communicateur scientifique en termes simples, puis le communicateur essaie d'améliorer encore les analogies. pour rendre la vidéo plus intuitive ou attrayante. Le produit final a souvent un lien ténu avec le résultat original.
Dans le cas présent, la déclaration de la vidéo est basée sur des visualisations de résultats numériques obtenus dans des simulations numériques de QCD (quantum chromo dynamic). On observe que dans le vide QCD, il y a de grandes fluctuations des champs de gluons. Lorsqu'une paire quark-anti-quark très lourde est ajoutée, on observe la formation d'un champ de gluons cohérent qui relie le quark et l'anti-quark, un "flux tube" ou "color string". Les chercheurs ont soigneusement mesuré l'énergie par unité de longueur de cette corde (appelée «tension de corde»). Dans les unités de physique des particules, il est d'environ 1 GeV / fm (giga électron-volts par femto mètre). Notez que l'énergie constante par longueur signifie une force constante, et nous disons souvent aux profanes que la force est d'environ une tonne.
Il n'y a pas de compréhension analytique de ce phénomène (en effet, un problème de QCD étroitement lié, l'écart de masse, est inclus parmi les problèmes Clay Millenium).
Il existe des systèmes apparentés ou analogues dans lesquels la formation du tube de flux peut être comprise.
Le plus connu est un supraconducteur de type II. Les paires d'électrons (portant une charge électrique) se condensent, et le photon acquiert une "masse" (strictement, une longueur de blindage finie) par effet Meissner-Higgs. Il est alors énergiquement favorisé qu'un champ magnétique externe soit canalisé dans des tubes à flux étroits. À l'intérieur du tube de flux, le condensat disparaît et le photon n'est pas tamisé. Cela implique que si des charges magnétiques existaient (elles n'existaient pas), deux monopôles magnétiques insérés dans un supraconducteur de type II seraient connectés par un tube de flux.
Un modèle de ce qui se passe en QCD (qui peut être précisé chez certains cousins de QCD non réalisés dans la nature) est que le vide QCD est un supraconducteur de type II dans lequel le rôle de la charge électrique (couleur) et magnétique (couleur) est inversé (parfois appelé un supraconducteur «double»). Les monopôles magnétiques de couleur composite sont condensés et, par conséquent, les objets électriques de couleur (quarks) sont connectés par des tubes de flux.
Enfin, dans quel sens les tubes de flux suppriment-ils les fluctuations de vide? La vidéo est un peu floue ici, mais je pense que ce qu'elles signifient est la suivante: Les fluctuations de vide ordinaires abaissent l'énergie de l'état fondamental du vide QCD (un effet QCD Casimir, ou une "constante cosmologique" QCD; techniquement, l'anomalie de trace QCD ). Puisqu'un tube à flux a une énergie positive par rapport à l'état fondamental de la QCD, je peux penser qu'il a éliminé les fluctuations de vide (d'énergie négative).
PS: Les animations de la vidéo proviennent de ce site Web et les documents techniques sont ici .