Tanto en este video de Veritasium como en esta respuesta , se dice que los quarks suprimen las fluctuaciones de los gluones, creando así el llamado "tubo de flujo", que es lo que une los gluones (como se explica tanto en el video vinculado como en la respuesta).
Me preguntaba exactamente cómo la existencia de un quark (o más bien dos, ya que no pueden existir solos) suprime las fluctuaciones de los gluones. ¿Hay alguna explicación para ello o es simplemente un hecho observable? Asumiría que es imposible observar cómo se origina la supresión de las fluctuaciones de gluones porque ya tiene que estar allí para que exista el quark.
Entonces: ¿ cómo o por qué los quarks suprimen las fluctuaciones de los gluones?
Como solo estoy en la escuela secundaria / el equivalente alemán, preferiría una respuesta (parcialmente) no matemática, pero si es necesario, haré todo lo posible para entender
Primero, una advertencia: la información en videos científicos públicos como este es a menudo como un juego de teléfono: un investigador trató de explicar sus resultados a un comunicador científico en términos sencillos, y luego el comunicador intenta mejorar aún más las analogías. para que el video sea más intuitivo o atractivo. El producto final a menudo tiene una conexión tenue con el resultado original.
En el presente caso, la afirmación del video se basa en visualizaciones de resultados numéricos obtenidos en simulaciones numéricas de QCD (dinámica cromática cuántica). Lo que se observa es que en el vacío QCD hay grandes fluctuaciones de los campos de gluones. Cuando se agrega un par quark-anti-quark muy pesado, se observa la formación de un campo de gluones coherente que conecta el quark y el anti-quark, un "tubo de flujo" o "cadena de color". Los investigadores han medido cuidadosamente la energía por unidad de longitud de esta cuerda (llamada "tensión de la cuerda"). En unidades de física de partículas, es aproximadamente 1 GeV/fm (gigaelectronvoltios por femtometro). Tenga en cuenta que la energía constante por longitud significa una fuerza constante y, a menudo, decimos a los legos que la fuerza es de aproximadamente una tonelada.
No existe una comprensión analítica de este fenómeno (de hecho, un problema de QCD estrechamente relacionado, la brecha de masa, se incluye entre los problemas de Clay Millenium).
Hay algunos sistemas relacionados o análogos en los que se puede entender la formación de tubos de flujo.
El más famoso es un superconductor de tipo II. Los pares de electrones (que transportan carga eléctrica) se condensan y el fotón adquiere una "masa" (estrictamente, una longitud de pantalla finita) por el efecto Meissner-Higgs. Entonces se favorece energéticamente que un campo magnético externo se canalice en tubos de flujo estrechos. Dentro del tubo de flujo, el condensado se desvanece y el fotón no queda apantallado. Esto implica que si existieran cargas magnéticas (no existen), dos monopolos magnéticos insertados en un superconductor tipo II estarían conectados por un tubo de flujo.
Un modelo de lo que sucede en QCD (que se puede precisar en ciertos primos de QCD que no se dan en la naturaleza) es que el vacío QCD es un superconductor de tipo II en el que se invierte el papel de la carga eléctrica (color) y magnética (color). (a veces llamado superconductor "dual"). Los monopolos magnéticos de color compuestos se condensan y, como resultado, los objetos eléctricos de color (quarks) se conectan mediante tubos de flujo.
Finalmente, ¿en qué sentido los tubos de flujo suprimen las fluctuaciones de vacío? El video es un poco confuso aquí, pero creo que lo que significan es lo siguiente: Las fluctuaciones ordinarias del vacío reducen la energía del estado fundamental del vacío QCD (un efecto QCD Casimir, o una "constante cosmológica" QCD; técnicamente, la anomalía de traza QCD ). Dado que un tubo de flujo tiene energía positiva en relación con el estado fundamental de QCD, puedo pensar que ha eliminado las fluctuaciones de vacío (energía negativa).
PD: Las animaciones en el video son de este sitio web , y los documentos técnicos están aquí .