En la teoría cuántica de campos, la radiación electromagnética se describe mediante una teoría con simetría de calibre abeliana, mientras que la fuerza débil y fuerte se describen mediante teorías con simetría de calibre no abeliana. Esperamos que los observables sean invariantes de calibre. El tensor de intensidad de campo en el electromagnetismo es invariante de calibre, mientras que en una teoría de yang-mills no lo es. ¿Tiene esto algo que ver con el hecho de que podemos observar directamente la radiación electromagnética, como por ejemplo usando un detector de fotones, mientras que eso no se puede hacer con una fuerza débil o fuerte?
No estoy interesado en las dificultades experimentales para hacer lo mismo, sino que me gustaría saber si la teoría misma descarta la observación directa de gluones, bosones W, Z y si tiene que ver con que el tensor de intensidad de campo no es invariante de calibre.
Hay diferentes razones por las que no podemos observar directamente las fuerzas débil y fuerte, respectivamente, de la misma manera que observamos la fuerza electromagnética.
En el caso de la fuerza débil, la invariancia de calibre se rompe espontáneamente debajo de la escala electrodébil. Todavía está allí pero está 'oculto'. Se puede observar en experimentos que se realizan a escalas de energía por encima de la escala electrodébil.
La fuerza fuerte, descrita por la cromodinámica cuántica (QCD), no se observa directamente porque está confinada dentro de pequeñas regiones del espacio dentro de partículas compuestas. Desafortunadamente, el confinamiento aún no se entiende completamente. Lo que sí sabemos es que, como fuerza de calibre no abeliano, se vuelve más fuerte a energías más bajas. Debajo de la escala QCD, la fuerza es tan fuerte que se limita a partículas compuestas como los protones. A energías más altas, la fuerza QCD se vuelve más débil, un fenómeno llamado libertad asintótica . Por encima de la escala QCD, es lo suficientemente débil como para verse directamente en experimentos que operan en esas escalas de energía.
Entonces, la razón por la que no vemos estas dos fuerzas directamente en nuestra experiencia diaria no está directamente relacionada con las propiedades de calibre del tensor de intensidad de campo.
Cosmas Zachos