En la física, la libertad asintótica es la característica de algunas teorías del calibrador en las cuales la interacción entre las partículas, tales como Quarks, llegue a ser arbitrariamente débil en distancias siempre más cortas, es decir la longitud escala que el converge asintótico a cero (o, equivalente, a la energía escala que lleguen a ser arbitrariamente grandes).
Descubrimiento
La libertad asintótica es una característica del chromodynamics (QCD) de Quantum, de la teoría de campo de Quantum de las interacciones de quarks y de los Gluons que fue descubierta en 1973 por el David grueso y el Frank Wilczek, y por el David Politzer . Aunque estos autores fueran los primeros para entender la importancia física a las interacciones fuertes, en el 1969 Iosip Khriplovich descubrió la libertad asintótica en el SU (2) la teoría del calibrador como curiosidad matemática, y el Gerardo 't Hooft en 1972 también observó el efecto pero no publicó. Para su descubrimiento, grueso, Wilczek y Politzer fueron concedidos el Premio Nobel Del en la física en 2004.
La libertad asintótica implica que en el de gran energía que dispersa que los quarks se mueven dentro de los nucleones tal como el neutrón y protón, sobre todo como partículas no-que obran recíprocamente libres. Permite que los físicos calculen las secciones representativas de varios acontecimientos en la física de partícula confiablemente usar técnicas del parton .
El descubrimiento era instrumental en la rehabilitación de teoría de campo de quántum. Antes de 1973, muchos teóricos sospecharon que la teoría de campo era fundamental contraria porque las interacciones llegan a ser infinitamente fuertes en las corto-distancias. Este fenómeno generalmente se llama un poste del landó, y define la escala más pequeña de la longitud que una teoría puede describir. Este problema fue descubierto en la electrodinámica de Quantum, ocurre en teorías de campo de escalares y de espinores que obran recíprocamente, y la positividad de Lehman llevó muchos a sospechar que es inevitable. Liberar asintótico las teorías llegan a ser débil en las distancias cortas, no hay poste del landó, y estas teorías de campo de quántum se creen para ser llanura totalmente constante a cualquier escala de la longitud.
Mientras que el modelo estándar no está enteramente asintótico libre, en la práctica el poste del landó puede solamente ser un problema al pensar de las interacciones fuertes. Las otras interacciones son tan débiles que cualquier inconsistencia puede presentarse solamente en las distancias más cortas que la longitud de Planck, donde está inadecuada una descripción de la teoría de campo de todos modos.
El defender y el antiscreening
La variación en cambios inferiores constantes de un acoplador físico de la escala se puede entender cualitativo como viniendo de la acción del campo en las partículas virtuales que llevan la carga relevante. El comportamiento del poste del landó de QED es una consecuencia de la investigación del por pares virtuales de la antipartícula de la partícula cargada, tales como electrón - pares del positrón, en el vacío. En la vecindad de una carga, el vacío se convierte en polarizado : las partículas virtuales de la carga de oposición se atraen a la carga, y las partículas virtuales como de la carga se rechazan. El efecto neto es anular parcialmente el campo en cualquier distancia finita. Consiguiendo cada vez más cerca de la carga central, una ve cada vez menos del efecto del vacío, y de los aumentos de la carga eficaz.
En QCD la misma cosa sucede con pares virtuales del quark-antiquark; tienden a defender la carga de color . Sin embargo, QCD tiene una arruga adicional: sus partículas fuerza-que llevan, los gluons, ellos mismos llevan la carga de color, y de una diversa manera. Cada gluon lleva una carga de color y un momento magnético del anti-color. El efecto neto de la polarización de gluons virtuales en el vacío no es defender el campo, sino al aumenta él y afecta a su color. Esto a veces se llama antiscreening . El conseguir más cercano a un quark disminuye el efecto antiscreening de los gluons virtuales circundantes, así que la contribución de este efecto sería debilitar la carga eficaz con distancia decreasing.
Desde los quarks virtuales y los gluons virtuales contribuir enfrente de los efectos, que los triunfos del efecto hacia fuera dependen del número de diversas clases, o el condimenta, del quark. Para QCD estándar con tres colores, mientras no haya no más de 16 sabores del quark (que no cuenta los antiquarks por separado), el antiscreening prevalece y la teoría está asintótico libre. De hecho, hay solamente 6 sabores sabidos del quark.
Libertad asintótica calculadora
La libertad asintótica puede ser derivada calculando la Beta-función que describe la variación de la teoría que junta constante bajo grupo de la renormalización. Para las distancias suficientemente cortas o los intercambios grandes del ímpetu (que sondar el comportamiento de la corto-distancia, áspero debido a la relación inversa entre el ímpetu y la longitud de onda de un quántum de De Broglie), liberar asintótico la teoría es favorable a los cálculos de la teoría de perturbación usar situaciones de los diagramas de Feynman tales son por lo tanto más teóricamente manejable que la distancia, el comportamiento del fuerte-acoplador también a menudo presente en tales teorías, que se piensa para producir el confinamiento .
El cálculo de la beta-función es una cuestión de evaluar los diagramas de Feynman que contribuyen a la interacción de un quark que emite o que absorbe un gluon. En teorías No-abelianas del calibrador tales como QCD, la existencia de la libertad asintótica depende del grupo del calibrador y del número de los sabores de partículas que obran recíprocamente. A la orden no trivial más baja, la beta-función en un SU (N) la teoría del calibrador de con clases de quark-como de partícula es dejado
donde está el equivalente el de la teoría de la Fino-estructura constante, en las unidades favorecidas por los físicos de la partícula. Si esta función es negativa, la teoría está asintótico libre. Para el SU (3), el grupo del calibrador de la carga de color de QCD, la teoría está por lo tanto asintótico libre si hay 16 o pocos sabores de quarks.
Pregunta : ¿Cuál es ?
Respuesta del : Para el SU (3) y el da el
Ver también
Seguridad asintótica.
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