Algunas preguntas sobre quarks, gluones y la fuerza fuerte

Vamos:

[ 1] A partir de la DIS (Deep Inelastic Scattering) de electrón-protón, podemos imaginar que el fotón intercambiado en el proceso "ve" una distribución de partón (posible constituyente del protón) .

Podemos imaginar una sección transversal de fotones y los constituyentes del protón. Y podemos analizar dos situaciones:

A partir de una sección transversal de fotones de helicidad longitudinal (escalar),$\sigma_{s}$y una sección transversal de fotones de helicidad transversal,$\sigma_{t}$podemos establecer una relación:

$$\frac{\sigma_{s}}{\sigma_{t}}$$

Y experimentalmente, conocemos sus valores. Según la teoría, esta tasa llega al infinito si estamos hablando de un constituyente sin espín , y llega a cero (a altas frecuencias del fotón disperso) para un constituyente de espín medio . Así es como sabemos que los quarks son spin-half . ( esto responde 4 )

[2] Hay un estado excitado del protón, llamado$\Lambda^{++}$. Esta partícula está compuesta por 3 quarks up. Como conocemos el principio de exclusión, no podemos tener 3 fermiones en el mismo estado a menos que haya un grado de libertad adicional que no estemos teniendo en cuenta.

Este grado adicional de libertad es la carga de color. Pero el hecho de que necesitemos 3 colores (3 tipos de carga) proviene de la elección del grupo de indicadores que describe las interacciones fuertes, el SU(3) .

Y por esta misma elección, tenemos una simetría de calibre no abeliana , lo que significa que nuestros bosones de calibre (en este caso gluones) interactúan entre sí, porque en el caso no abeliano:

$$F_{\mu \nu} = {\partial}_{\mu} A_{\nu} - {\partial}_{\nu} A_{\mu} - iq[A_{\mu},A_{\nu}]$$

El último término (el conmutador ) de$A_{\mu}$y$A_{\nu}$no desaparece, por lo que el término invariante de Lorentz en el Lagrangiano$F_{\mu \nu}F^{\mu \nu}$da interacciones de 3 y 4 campos de los bosones de norma. ( esto responde 3 y 2 )