QCD en régimen no perturbativo

Debido a la libertad asintótica, la expansión de la serie de perturbaciones de QCD se rompe a baja energía. El parámetro de expansión, la constante de acoplamiento, se vuelve demasiado grande y, por lo tanto, ya no podemos confiar en los resultados. El valor de la constante de acoplamiento se aproxima al orden de$1$a una energía de varios cientos de MeV, una escala denominada$\Lambda_{QCD}$("Lambda-QCD"). La teoría de la perturbación se vuelve confiable varios GeV por encima de esta escala. Pero, ¿qué significa eso para el llamado "diagrama de fase QCD", que es un diagrama con la temperatura como el potencial químico bariónico vertical y (o la densidad, que podría ser más fácil de imaginar) como el eje horizontal?

Como puede ver en la imagen de la otra respuesta, hay una variedad de fenómenos interesantes en una escala de energía relativamente baja. Esto significa que un enfoque perturbativo en el sentido convencional (expansión de la constante de acoplamiento) no es suficiente para obtener una imagen completa de QCD. Fenómenos como la transición al plasma de quarks y gluones, la superconductividad del color y el bloqueo del color y el sabor están fuera de nuestro alcance. Pero, ¿qué se puede hacer para obtener algunas ideas?

Aquí es donde entra en juego la QCD no perturbativa. Por un lado, existen enfoques tradicionales, por ejemplo, QCD de celosía, donde asumes que la dinámica tiene lugar en una celosía discreta y resuelves los problemas numéricamente. Por otro lado, existen enfoques novedosos como la llamada dualidad AdS/QCD, que es una manifestación de la correspondencia AdS/CFT. Aplica el principio holográfico y asigna una teoría de campo fuertemente acoplada (que es similar a QCD) a una teoría de cuerdas en su límite de acoplamiento débil que permite el tratamiento de problemas que de otro modo serían inaccesibles.

¿No entiendo lo que estás preguntando?

¿Qué significa que la QCD no perturbativa es la exploración de fases de materia de quarks, incluido el plasma de quarks-gluones?

Porque, a altas energías, estás en el llamado régimen de libertad asintótica. En este régimen, sus quarks interactúan débilmente y los cálculos perturbativos son posibles. Y se supone teóricamente que el plasma de quarks-gluones existió microsegundos después de la creación del universo (debido a las altas temperaturas al comienzo del 'Big Bang').

Además, experimentos como ALICE en el LHC en el CERN y RHIC en BNL están estudiando las colisiones que, teóricamente, deberían producir plasma de quarks-gluones, un estado, teóricamente, donde los quarks y los gluones están desacoplados; En la naturaleza, los quarks nunca están solos, están en 'estado' mesónico - dos quarks acoplados, o en 'estado' bariónico - tres quarks acoplados (ambos parte de hadrones - familia de quarks acoplados).

Pero todavía no está claro cómo sucede esto, el mecanismo detrás de esto, y esto es lo que están viendo en el LHC: plasma QG.

Mi amigo trabajó en el experimento ALICE en el CERN y tenía una tesis en este campo. Están estudiando las correlaciones de impulso en las colisiones Pb-Pb y están tratando de ver si el estado de plasma QG surge de estas colisiones utilizando el efecto Hanbury Brown y Twiss. De esa manera, a partir de las correlaciones de las funciones de onda de dos cuerpos, uno podría deducir cosas sobre la hadronización de los quarks, dado que el plasma QG existe solo por una pequeña cantidad de tiempo, y los quarks comienzan a hadronizarse muy rápidamente, solo puede ver ese efecto e intentar para ver si ese efecto realmente provenía del plasma QG. Pero aún no está claro si se creó el plasma QG, y están trabajando duro para averiguarlo.

Oh, también tienes este diagrama QCD

Lo que describe por qué necesita altas energías para producir plasma QG.

Espero que esto aclare un poco las cosas...