Bagaimana tepatnya quark menekan fluktuasi gluon?
Dalam Video Veritasium dan jawaban ini dikatakan bahwa Quark menekan fluktuasi gluon, sehingga menciptakan apa yang disebut 'tabung fluks' yang mengikat gluon bersama-sama (seperti yang dijelaskan dalam video yang ditautkan dan jawaban).
Saya bertanya-tanya dengan tepat bagaimana keberadaan quark (atau lebih tepatnya, dua, karena mereka tidak bisa eksis sendiri) menekan fluktuasi gluon. Apakah ada penjelasan untuk itu atau hanya fakta yang bisa diamati? Saya berasumsi bahwa tidak mungkin untuk mengamati bagaimana penindasan fluktuasi gluon berasal karena harus ada di sana agar quark ada.
Jadi: Bagaimana atau mengapa quark menekan fluktuasi gluon?
Karena saya hanya di sekolah menengah / setara Jerman, saya lebih suka jawaban non-matematika (sebagian), tetapi jika ini diperlukan, saya akan melakukan yang terbaik untuk memahami
Jawaban
Pertama, kata peringatan: Informasi dalam video sains publik seperti ini sering kali seperti permainan telepon: Seorang peneliti mencoba menjelaskan hasilnya kepada komunikator sains dalam istilah awam, dan kemudian komunikator mencoba untuk lebih meningkatkan analogi untuk membuat video lebih intuitif atau menarik. Produk akhir sering kali memiliki hubungan yang lemah dengan hasil aslinya.
Dalam kasus ini pernyataan dalam video didasarkan pada visualisasi hasil numerik yang diperoleh dalam simulasi numerik QCD (dinamika kromo kuantum). Apa yang diamati adalah bahwa dalam vakum QCD ada fluktuasi besar bidang gluon. Ketika pasangan quark-anti-quark yang sangat berat ditambahkan, seseorang mengamati pembentukan medan gluon koheren yang menghubungkan quark dan anti-quark, sebuah "tabung fluks" atau "string warna". Para peneliti telah mengukur dengan cermat energi per satuan panjang tali ini (disebut "tegangan tali"). Dalam satuan fisika partikel, besarnya sekitar 1 GeV / fm (giga elektron volt per femto meter). Perhatikan bahwa energi konstan per panjang berarti gaya konstan, dan kita sering mengatakan kepada orang awam bahwa gaya itu sekitar satu ton.
Tidak ada pemahaman analitik tentang fenomena ini (memang, masalah QCD yang terkait erat, celah massa, termasuk di antara masalah Clay Millenium).
Ada beberapa sistem yang terkait atau analog di mana pembentukan tabung fluks dapat dipahami.
Yang paling terkenal adalah superkonduktor tipe II. Pasangan elektron (membawa muatan listrik) mengembun, dan foton memperoleh "massa" (secara ketat, panjang penyaringan yang terbatas) oleh efek Meissner-Higgs. Ini kemudian secara energik disukai untuk medan magnet eksternal untuk disalurkan ke tabung fluks sempit. Di dalam tabung fluks, kondensat menghilang dan foton tidak tersaring. Ini menyiratkan bahwa jika ada muatan magnet (tidak), dua monopole magnet yang dimasukkan ke dalam superkonduktor tipe II akan dihubungkan oleh tabung fluks.
Sebuah model dari apa yang terjadi di QCD (yang dapat dibuat tepat pada sepupu tertentu dari QCD yang tidak disadari di alam) adalah bahwa vakum QCD adalah superkonduktor tipe II di mana peran muatan listrik (warna) dan magnet (warna) dibalik (terkadang disebut superkonduktor "ganda"). Monopol magnetik warna komposit terkondensasi, dan akibatnya benda listrik berwarna (quark) dihubungkan oleh tabung fluks.
Akhirnya, dalam pengertian apa tabung fluks menekan fluktuasi vakum? Videonya sedikit tidak jelas di sini, tapi menurut saya maksudnya adalah sebagai berikut: Fluktuasi vakum biasa menurunkan energi keadaan dasar dari vakum QCD (efek QCD Casimir, atau "konstanta kosmologis" QCD; secara teknis, anomali jejak QCD ). Karena tabung fluks memiliki energi positif relatif terhadap keadaan dasar QCD, saya dapat menganggapnya sebagai menghilangkan fluktuasi vakum (energi negatif).
PS: Animasi dalam video berasal dari situs web ini , dan makalah teknis ada di sini .