¿Cómo determinaron las personas en la década de 1960 que las interacciones fuertes estaban gobernadas por una teoría con una gran constante de acoplamiento si no conocían la teoría subyacente, QCD, que solo se descubrió en la década de 1970? ¿Cuál es el sello experimental de un sistema de interacción fuerte? He leído que hubo serias dudas durante este período sobre si QFT incluso se aplicaba a las interacciones fuertes. ¿Se necesitaba suponer un marco QFT para hacer la declaración de que el acoplamiento era grande?
Antes del descubrimiento de QCD y el modelo de quarks, la física de partículas consistía en interacciones de electrones, protones, neutrones y todos esos mesones, llamados mesones porque tenían valores de masa intermedios entre el electrón y el protón/neutrón. Así es como el muón llegó a llamarse mesón. Algunos mesones se usaron como partículas intercambiadas en teorías de campos efectivos para explicar secciones transversales y tiempos de vida. Se utilizaron intercambios de piones y intercambios de mesones rho,
En física, la dominancia de mesones vectoriales (VMD) fue un modelo desarrollado por JJ Sakurai 1 en la década de 1960 antes de la introducción de la cromodinámica cuántica para describir las interacciones entre los fotones energéticos y la materia hadrónica.
para modelar los datos, en un marco de teoría cuántica de campos con diagramas de Feynman, etc.
En ese momento, la interacción débil también fue descrita por los cuatro vértices de fermi.
Entonces, la gente sabía que había fuerzas débiles, electromagnéticas y fuertes, la fuerza fuerte postulada para el protón y el neutrón, los núcleos y las resonancias fuertes al dispersar piones y kaones en protones, por ejemplo. de las largas vidas de las interacciones electromagnéticas y las débiles.
Fue la clasificación de las numerosas resonancias fuertes descubiertas en las dispersiones inelásticas profundas de partículas lo que dio lugar al modelo de quarks, es decir, una subestructura definida para las partículas que interactúan fuertemente organizadas en representaciones grupales que dieron lugar a QCD.
Antes de que el modelo de quarks dominara la escena, estaba el modelo de partones que propuso Feynman, y él fue un campeón, mucho después de que el resto de nosotros estuviéramos convencidos de que QCD y el modelo de quarks deberían considerarse el modelo estándar.
El modelo parton fue propuesto por Richard Feynman en 1969 como una forma de analizar las colisiones de hadrones de alta energía. 2 Cualquier hadrón (por ejemplo, un protón) puede considerarse una composición de varios constituyentes puntuales, denominados "partones". Bjorken y Paschos aplicaron inmediatamente el modelo de partón a la dispersión inelástica profunda electrón-protón.
El descubrimiento de los chorros y, en particular , de los chorros de gluones aclaró la cuestión, es decir, que los hadrones tenían un núcleo definido y duro que daba lugar a una dispersión inelástica profunda del tipo de dispersión de Rutherford y no a una sopa de partones.
La interacción fuerte solo es fuerte a pequeña energía. A alta energía, por el contrario, tenemos libertad asintótica. Esto fue descubierto por el estudio de la dispersión inelástica profunda (DIS), es decir, las colisiones electrón-protón en las que se destruye el protón. De hecho, fue una gran sorpresa a fines de los años 60 que la sección transversal total de DIS exhibiera una propiedad conocida desde entonces como escala de Bjorken, porque una explicación simple de este resultado se puede obtener suponiendo que el protón está hecho de no- interactuandoconstituyentes, que fueron nombrados partones por Feynman. Este descubrimiento fue un punto de inflexión porque significaba que si tuviéramos una QFT para la interacción fuerte, entonces la teoría de la perturbación podría funcionar en experimentos de alta energía. La mayoría de los teóricos dudaban mucho de que se mantuviera, precisamente porque la interacción fuerte parecía demasiado fuerte para que la teoría de la perturbación funcionara como en el único otro QFT que conocían, QED, para el cual la constante de acoplamiento es lo suficientemente pequeño como para que cualquier observable pueda calcularse como una serie en usando la teoría de la perturbación.
Sabíamos que la (antigua) fuerza fuerte requería un gran acoplamiento porque hay núcleos estables contra la repulsión electrostática de sus protones. Independientemente de la teoría, cualquier cosa que mantuviera unidos a los núcleos tenía que ser lo bastante fuerte para superar la repulsión electrostática. (Un protón a una distancia aproximada de 1 fm de otro produce una fuerza repulsiva de una magnitud de unos 100 N, que es bastante). Sin embargo, hay núcleos estables.
(Que el núcleo fuera tan pequeño provino de los experimentos de Rutherford en 1909. Los mismos experimentos mostraron que la repulsión electrostática continuaba siendo grande en parámetros de impacto muy pequeños, indicados por la presencia de ángulos de dispersión muy grandes. Por lo tanto, la necesidad de una constante de acoplamiento grande tiene raíces en los experimentos de Rutherford.)
La interacción fuerte ha sido dos cosas desiguales en mi vida. Que el primero involucrara un gran acoplamiento fue impulsado fenomenológicamente: hay núcleos estables. Que el segundo involucrara un gran acoplamiento se debió al hecho de que el primero fue una consecuencia minúscula del segundo. (Dado que estoy lanzando un número, eliminemos otro: la interacción fuerte tiene una magnitud de alrededor de 10 kN. Como se señaló anteriormente, la fuerza nuclear es aproximadamente el 1% de esto).
por simetría