Estoy tratando de establecer una comprensión simplificada de las fuerzas fundamentales para explicárselas a una audiencia joven.
Si decimos que la gravedad tiene una carga (atractiva), el electromagnetismo tiene dos cargas (positiva y negativa) y la fuerza fuerte tiene tres (roja, verde y azul), ¿qué tiene la fuerza débil? Entiendo que sería algo que ver con isospin. ¿Son dos, como el electromagnetismo?
Pregunta extendida : la razón por la que hago esto es porque hay un problema al explicar que la gravedad es débil. Los niños responden diciendo: "si es débil, ¿cómo puede hacer girar cosas grandes como planetas?" Me doy cuenta de que explicar que es solo aditivo es muy importante.
Así que estoy pensando en un sistema simplificado para explicar el poder de atracción de la fuerza (a diferencia de otra 'clasificación', que sería el poder cuántico, donde la fuerza fuerte es 10/10, la gravedad es 1/10, etc...)
La gravedad sería 10/10, como su único aditivo - El electromagnetismo sería 5/10, ya que solo la mitad atrae y la mitad repele.
En este escenario, ¿cuál sería la fuerza fuerte? 3.3/10, o 6.6/10? Imagino que es esto último, ya que el rojo atrae al verde y al azul, no uno u otro.
Por supuesto, esto es problemático cuando se trata de la fuerza débil, ya que (hasta donde yo sé) no juega un papel en la unión de las cosas. Entonces, tal vez la mejor calificación para este es n/a (no aplicable)
Decir que la fuerza fuerte tiene "tres cargas: roja, verde, azul" no es la analogía correcta con la masa de la gravedad o la carga del electromagnetismo.
Formalmente, tanto la masa como la carga clasifican ciertas representaciones irreductibles del grupo de Poincaré y del grupo circular, respectivamente. Pero "rojo, verde, azul" son etiquetas arbitrarias para ciertas direcciones en la representación fundamental del grupo de calibre fuerte - no clasifican representaciones diferentes, un quark "rojo" se transforma en la misma representación que un quark "azul", y de hecho, una transformación de calibre convierte uno en el otro. El color no es un observable mecánico cuántico , mientras que la carga y la masa sí lo son, ya que son invariantes (calibre).
La analogía correcta con "carga" es la representación en la que algo se transforma: un quark se transforma en la representación "color" (fundamental), un antiquark en la representación "anticolor" (antifundamental), un gluón en la representación " representación color-anticolor" (adjunta).
No se puede hablar de simples leyes de "atracción" o "repulsión" para la fuerza fuerte (o la fuerza débil, para el caso) porque los límites clásicos de estas fuerzas no dan la imagen correcta de lo que realmente hacen. Por ejemplo, la ley de la fuerza lineal entre un quark y un antiquark, responsable del confinamiento, no surge de alguna consideración clásica de la teoría no abeliana de Yang-Mills, sino que surge de un cálculo inherentemente mecánico cuántico del valor esperado de un bucle de Polyakov en la teoría de calibre, que representa una "línea de flujo" entre dos quarks estáticos.
Además, la ley de fuerza clásica correspondiente a la fuerza débil (en el modelo efectivo en el que está mediada por piones, por ejemplo), se suprimiría exponencialmente porque los mediadores son bastante masivos: esta fuerza simplemente se desvanece en las escalas clásicas.
Entonces, tanto la "fuerza" fuerte como la débil son conceptos inherentemente teóricos del campo cuántico. No tiene sentido tratar de asignarles "poder atractivo" o "poder repulsivo" porque esos conceptos son inherentemente clásicos.
Anfibio
una mente curiosa