Confinamento dei quark
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Il confinamento dei quark è un fenomeno fisico tale per cui i quark non possono essere isolati. I quark dotati di carica di colore sono confinati assieme ad altri quark dall'interazione forte a formare coppie o triplette, in modo che la carica di colore netta sia neutra. La forza fra quark aumenta con l'aumento della distanza, perciò i quark non possono essere rivelati individualmente.
Le ragioni del confinamento sono in qualche modo complicate; non c'è nessuna dimostrazione analitica che la cromodinamica quantistica debba essere confinante, ma intuitivamente il confinamento è dovuto dal fatto che i gluoni intermediari dell'interazione hanno carica di colore. Quando due particelle cariche elettricamente vengono separate, il campo elettromagnetico fra loro diminuisce rapidamente, permettendo agli elettroni di essere slegati dai nuclei. Invece, quando si separano due quark, il campo dei gluoni forma stretti tubi (o stringhe) di carica di colore. Quindi la forza subita dal quark rimane costante indipendentemente dalla distanza dall'altro quark. Dal momento che l'energia varia come forza per distanza, l'energia totale aumenta linearmente con la distanza.
Quando due quark diventano separati, come succede nelle collisioni negli acceleratori di particelle, a un certo punto è più vantaggioso energeticamente una "apparizione" di una coppia quark/antiquark dal vuoto che permettere ai quark di separarsi ulteriormente. Di conseguenza, quando sono prodotti dei quark negli acceleratori di particelle, invece divedere i singoli quark nei rivelatori, gli scienziati vedono "getti" di varie particelle di colore neutro (mesoni e barioni) raggruppate insieme. Questo processo è chiamato adronizzazione, frammentazione o rottura di stringa, ed è uno dei processi meno compresi della fisica delle particelle.
La fase di confinamento è generalmente definita dal comportamento dell'azione sull'anello di Wilson, che è semplicemente il percorso nello spaziotempo tracciato da una coppia quark/antiquark creata in un punto e annichilata in un altro punto. In una teoria non confinante, l'azione su un anello di questo tipo è proporzionale al suo perimetro. Ma in una teoria confinante l'azione sull'anello è invece proporzionale alla sua area. Dal momento che l'area sarebbe proporzionale alla distanza fra il quark e l'antiquark, i quark liberi sono soppressi. I mesoni sono permessi in una situazione simile, dal momento che un anello contenente un altro anello in direzione opposta avrà sono una piccola area fra i due anelli.
Oltre alla cromodinamica quantistica in 4D, un altro modello che esibisce la proprietà di confinamento è il modello di Schwinger.
Anche le teorie abeliane compatte di gauge esibiscono confinamento in 2 e 3 dimensioni spaziotemporali.
[modifica] Voci correlate
- elettrodinamica quantistica
- libertà asintotica
- meccanica quantistica
- fisica delle particelle
- forza fondamentale
