interacción a distancia: cómo funciona

La descripción del gluón está bien, pero los gluones son cuantos de una teoría cuántica de campos, y puedes ver una teoría de campos como una teoría de campos o como una teoría de partículas. La descripción de partículas no es causal, las partículas retroceden en el tiempo, por lo que la descripción de campo es más intuitiva para mí, aunque por alguna razón mucha gente dice que las partículas son más intuitivas. Creo que eso se debe a que piensan que estas partículas intercambiadas son partículas clásicas que avanzan en el tiempo, lo cual no es.

La imagen de campo del intercambio de gluones es que la fuerza fuerte es intercambiada por ocho copias diferentes de campos eléctricos y magnéticos, con cargas cruzadas complicadas, de modo que cada campo genera al otro. Este campo es el campo adhesivo y es el ingrediente principal en QCD. Las cargas cruzadas marcan la diferencia, hacen que la fuerza sea de corto alcance.

El vacío en la electricidad en el magnetismo es un campo cercano a cero a largas distancias, con fotones libres propagándose a larga distancia. Para QCD esta teoría tiene la propiedad de que el campo se vuelve aleatorio a una escala comparable al radio del protón. La escala de aleatorización significa que las funciones de correlación caen exponencialmente en la separación a esta escala, y esto conduce al confinamiento.

La imagen del confinamiento en el punto de vista del campo es el correlador de bucle de Wilson del campo de calibre Lattice. Esto significa que haces una pequeña cuadrícula y defines el campo de gluones en términos de una matriz para ir de un punto a otro. Defina una distribución de probabilidad para las matrices que, en el límite de pequeños retículos y distribuciones de probabilidad concentradas cerca de la matriz identidad, reproduzca un campo continuo consistente, en el que cada camino obtiene una matriz con una distribución de probabilidad que converge a una distribución fija en el límite de red pequeña.

En este límite, encontrará que las matrices son completamente aleatorias para bucles grandes, y el cruce para completar la aleatoriedad es el radio del protón, más o menos. Esto se hace explícitamente hoy en las supercomputadoras y explica por qué el campo es de corto alcance. El rango de un campo es la distancia sobre la cual la descripción estadística se olvida de un cambio local. Si cambias el campo dentro de un protón, el campo olvida el cambio fuera del protón, y esto significa que el rango es pequeño.

Punto de vista de partículas

La imagen de campo se comprende algo mejor que la imagen de partícula del confinamiento, aunque ninguna llega a ser convincente para los matemáticos. En la imagen de partículas, debido a t'Hooft, la detección de fuerzas nucleares se debe a algo similar a un espacio de llenado de superconductores. Esto se llama el "modelo superconductor dual de confinamiento de quarks".

La imagen es que cuando tienes un monopolo magnético (polo magnético aislado) dentro de un superconductor, el flujo magnético debe salir, por la ley magnética de Gauss, pero el superconductor no quiere el campo porque los superconductores odian los campos magnéticos. Entonces aplasta el campo magnético en un tubo estrecho, llamado vórtice, y este vórtice comienza y termina en la partícula.

La idea es que el vacío se llene con pegamento, y el pegamento es superconductor de forma magnética, de modo que las cargas eléctricas terminen con los tubos de flujo de la misma manera que lo hacen las cargas magnéticas en un superconductor.

Hoy en día se cree ampliamente en la imagen superconductora dual, porque se puede ver que funciona en algunos modelos matemáticos con supersimetría, pero no se entiende muy bien en QCD ordinario. Es complementario a la imagen de aleatorización de campo, da el punto de vista de la partícula con respecto a esto. Tenga en cuenta que la vista de partículas requiere una condensación coherente en el vacío, un fluido similar a un superconductor que llena todo el espacio.

El vacío superconductor es diferente al mecanismo de Higgs porque es magnético, no eléctrico.

Las fuerzas se transmiten por el intercambio de partículas; los fotones en el caso del electromagnetismo, los gluones para la fuerza fuerte y los bosones W/Z para la fuerza débil. El rango de la fuerza está determinado por la masa de la partícula. Los fotones no tienen masa, por lo que la fuerza electromagnética tiene un rango infinito. La fuerza es transmitida por partículas virtuales, por eso no ves un imán brillando mientras envía fotones virtuales hacia y desde el refrigerador. Una partícula virtual es aquella que existe por cortesía del principio de incertidumbre. Un fotón real, por el contrario, puede verse como luz o como una onda de radio.

La gravedad es una olla de pescado diferente. Actualmente, la gravedad se representa como una deformación del espacio-tiempo, no como un campo cuántico mediado por partículas. Se ha planteado la hipótesis del gravitón para llenar ese vacío. Todavía es muy posible que la gravedad sea fundamentalmente diferente y su origen se encuentre en una fuente diferente.

Esta pregunta justifica una publicación mucho más larga, pero esto lo ayudará a comenzar.