ควาร์กระงับความผันผวนของกลูออนได้อย่างไร?
ทั้งในวิดีโอ Veritasium นี้และคำตอบนี้มีการกล่าวกันว่า Quarks ยับยั้งความผันผวนของกลูออนจึงสร้างสิ่งที่เรียกว่า 'หลอดฟลักซ์' ซึ่งเป็นสิ่งที่เชื่อมกลูออนเข้าด้วยกัน (ตามที่อธิบายไว้ทั้งในวิดีโอที่เชื่อมโยงและคำตอบ)
ฉันสงสัยว่าการดำรงอยู่ของควาร์ก (หรือมากกว่าสองเพราะไม่สามารถดำรงอยู่ได้โดยลำพัง) ยับยั้งความผันผวนของกลูออน มีคำอธิบายหรือเป็นเพียงข้อเท็จจริงที่สังเกตได้? ฉันคิดว่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตว่าการปราบปรามความผันผวนของกลูออนเกิดขึ้นได้อย่างไรเพราะมันต้องมีอยู่แล้วเพื่อให้ควาร์กมีอยู่จริง
ดังนั้น: วิธีหรือทำไมทำควาร์กปราบความผันผวน gluon?
เนื่องจากฉันอยู่ในระดับมัธยมปลาย / เทียบเท่าภาษาเยอรมันเท่านั้นฉันจึงต้องการคำตอบที่ไม่ใช่คณิตศาสตร์ (บางส่วน) แต่ถ้าจำเป็นฉันจะพยายามอย่างดีที่สุดเพื่อทำความเข้าใจ
คำตอบ
คำเตือนก่อนอื่น: ข้อมูลในวิดีโอวิทยาศาสตร์สาธารณะเช่นนี้มักเป็นเหมือนเกมโทรศัพท์: นักวิจัยพยายามอธิบายผลลัพธ์ของเขา / เธอให้กับนักสื่อสารวิทยาศาสตร์ในรูปแบบที่วางไว้จากนั้นผู้สื่อสารจะพยายามปรับปรุงการเปรียบเทียบเพิ่มเติม เพื่อทำให้วิดีโอเป็นธรรมชาติหรือน่าสนใจยิ่งขึ้น ผลิตภัณฑ์สุดท้ายมักมีความเชื่อมโยงกับผลลัพธ์ดั้งเดิม
ในกรณีปัจจุบันข้อความในวิดีโอจะขึ้นอยู่กับการแสดงผลตัวเลขที่ได้จากการจำลองตัวเลขของ QCD (พลศาสตร์ควอนตัมโครโม) สิ่งที่สังเกตได้คือในสูญญากาศ QCD มีความผันผวนของฟิลด์กลูออนอย่างมาก เมื่อมีการเพิ่มคู่ควาร์กต่อต้านควาร์กที่มีน้ำหนักมากคู่หนึ่งจะสังเกตเห็นการก่อตัวของสนามกลูออนที่เชื่อมต่อกันซึ่งเชื่อมระหว่างควาร์กและแอนตี้ - ควาร์ก "หลอดฟลักซ์" หรือ "สตริงสี" นักวิจัยได้วัดพลังงานต่อหน่วยความยาวของสายอักขระนี้อย่างระมัดระวัง (เรียกว่า "ความตึงของสายอักขระ") ในหน่วยฟิสิกส์อนุภาคมีค่าประมาณ 1 GeV / fm (giga อิเล็กตรอนโวลต์ต่อ femto meter) สังเกตว่าพลังงานคงที่ต่อความยาวหมายถึงแรงคงที่และเรามักพูดกับฆราวาสว่าแรงประมาณหนึ่งตัน
ไม่มีความเข้าใจเชิงวิเคราะห์เกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้ (อันที่จริงปัญหา QCD ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดช่องว่างมวลรวมอยู่ในปัญหา Clay Millenium)
มีระบบที่เกี่ยวข้องหรือคล้ายคลึงกันซึ่งสามารถเข้าใจการสร้างท่อฟลักซ์ได้
ที่มีชื่อเสียงที่สุดคือตัวนำยิ่งยวดประเภท II คู่อิเล็กตรอน (มีประจุไฟฟ้า) ควบแน่นและโฟตอนได้รับ "มวล" (อย่างเคร่งครัดความยาวคัดกรอง จำกัด ) โดยเอฟเฟกต์ Meissner-Higgs จากนั้นจึงได้รับการสนับสนุนอย่างมากสำหรับสนามแม่เหล็กภายนอกที่จะเปลี่ยนเป็นท่อฟลักซ์แคบ ๆ ภายในท่อฟลักซ์คอนเดนเสทจะหายไปและโฟตอนจะไม่มีการกรอง นี่หมายความว่าหากมีประจุแม่เหล็กอยู่ (ไม่มี) โมโนโพลแม่เหล็กสองตัวที่ใส่เข้าไปในตัวนำยิ่งยวดประเภท II จะเชื่อมต่อกันด้วยท่อฟลักซ์
แบบจำลองของสิ่งที่เกิดขึ้นใน QCD (ซึ่งสามารถทำได้อย่างแม่นยำในลูกพี่ลูกน้องบางตัวของ QCD ที่ไม่ได้ตระหนักในธรรมชาติ) คือสูญญากาศ QCD เป็นตัวนำยิ่งยวดประเภท II ซึ่งบทบาทของประจุไฟฟ้า (สี) และประจุแม่เหล็ก (สี) จะกลับกัน (บางครั้งเรียกว่าตัวนำยิ่งยวด "คู่") โมโนโพลแม่เหล็กสีคอมโพสิตจะควบแน่นและเป็นผลให้วัตถุไฟฟ้าสี (ควาร์ก) เชื่อมต่อกันด้วยท่อฟลักซ์
สุดท้ายท่อฟลักซ์ระงับความผันผวนของสุญญากาศในแง่ใด วิดีโอมีความไม่ชัดเจนเล็กน้อยที่นี่ แต่ฉันคิดว่าสิ่งเหล่านี้หมายถึงสิ่งต่อไปนี้: ความผันผวนของสุญญากาศธรรมดาจะลดพลังงานสถานะพื้นของสุญญากาศ QCD (เอฟเฟกต์ QCD Casimir หรือ QCD "ค่าคงที่จักรวาล" ในทางเทคนิค QCD จะติดตามความผิดปกติ ). เนื่องจากหลอดฟลักซ์มีพลังงานบวกเมื่อเทียบกับสถานะกราวด์ QCD ฉันจึงคิดได้ว่ามันได้ขจัดความผันผวนของสุญญากาศ (พลังงานเชิงลบ) ออกไป
PS: ภาพเคลื่อนไหวในวิดีโอนี้มาจากเว็บไซต์และเอกสารทางเทคนิคที่นี่