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Impossibilité d'une charge de couleur isolée



  1. #1
    Seirios

    Impossibilité d'une charge de couleur isolée


    ------

    Bonjour à tous,

    J'aimerais savoir pourquoi on observe une impossibilité de l'isolement d'un quark, ou plus particulière d'une charge de couleur.

    Il me semble avoir lu que ce phénomène était dûe à une caractéristique du vide quantique, mais je n'arrive pas à remettre la main sur cet article et j'aimerais en savoir plus.

    Quelqu'un pourrait-il me renseigner ?

    Merci d'avance
    Phys2

    -----
    If your method does not solve the problem, change the problem.

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  3. #2
    Karibou Blanc

    Re : Impossibilité d'une charge de couleur isolée

    C'est à cause de la nature particulière de l'interaction forte, il se trouve que le potentiel entre deux charges de couleur augmente avec la distance (comme r) alors qu'on est habitué avec la gravité ou l'électromagnétisme à une décroissance (comme 1/r).
    Il en résulte une force d'attraction d'autant plus grande que la distance est importante et ainsi deux charges de couleurs sont tres tres liées. Si on tente de les séparer, à un moment donné l'énergie nécessaire est telle que cette dernière peut être utilisé par le vide pour matérialiser une paire de charge de couleur dont chaque membre vient habiller chaque particule qu'on avait tenté de séparer, on se retrouve ainsi avec deux paires liées.

    La raison pour laquelle le potentiel de l'interaction forte à ce comportement dépend crucialement du nombre de quarks et du groupe de jauge qui véhicule l'interaction forte (en d'autres termes du nombre de gluons).
    Well, life is tough and then you graduate !

  4. #3
    Seirios

    Re : Impossibilité d'une charge de couleur isolée

    Oui mais ce que je voulais demander, c'est pourquoi les quarks s'agencent-ils de manière à former une particule neutre pour l'interaction forte, alors que ces quarks pourraient former une particule de couleur, ou plutôt, qu'est-ce qui empêche une particule d'être chargée (d'un point de vue de l'interaction forte) ?
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  5. #4
    Karibou Blanc

    Re : Impossibilité d'une charge de couleur isolée

    c'est pourquoi les quarks s'agencent-ils de manière à former une particule neutre pour l'interaction forte
    c'est ce que j'ai déjà dit, ils ne forment que des particules neutres de couleur car l'interaction attractive est tres tres importante quand on les éloigne l'un de l'autre, si bien qu'ils sont confinés entre eux pour former des particules composites neutres de couleur. Si tu imagines pour un moment un quark seul dans l'espace, et un autre tres tres tres loin, ce dernier exercera une force d'attraction sur le premier tellement importante (elle est constante avec la distance au lieu de décroitre en 1/r^2) qu'une paire sera créée issue du vide de manière à neutraliser la couleur.

    KB
    Well, life is tough and then you graduate !

  6. #5
    humanino

    Re : Impossibilité d'une charge de couleur isolée

    Bonjour,

    il y a effectivement cette tres fameuse image du confinement comme resultant de la rupture du tube de glue lorsqu'on essaie de separer deux charges colorees. Cela correspond au notamment au modele dual superconducteur.

    Sans rentrer dans les details techniques (d'ailleurs je n'en ai pas le niveau ), je veux souligner que toutes ces considerations resultent de modeles de QCD. Il n'existe pas de demonstration rigoureusement etablie du confinement dans QCD (ou dans toute theorie de jauge non-abelienne non-brisee). Les calculs intiaux de Wilson suggerent effectivement une telle image du tube de glue. Neanmoins :
    • Aujourd'hui le confinement reste un fait experimental et une conjecture theorique (disons au moins hypothese)
    • Cette image du confinement n'est pas necessairement adaptee au cas des quarks legers, confines dans des baryons de taille largement inferieure a leur rayon de Compton
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Seirios

    Re : Impossibilité d'une charge de couleur isolée

    J'ai finalement retrouvé l'article en question :

    Le vide de la chromodynamique a une complexité semblable. Dans ce cas, l’analogie est offerte par un supraconducteur. Le flux magnétique est remplacé par un flux de couleur. En effet, le vide interdit la propagation du champ de couleur, malgré la masse nulle du gluon. Il est opaque à la couleur. Seules sont tolérées des bulles présentes dans ce vide, où le flux de couleur se trouve enfermé entre deux sources de couleurs opposées. Cela peut être un quark et un antiquark (méson) ou un quark et un «di-quark» (baryon). Le vide exerce une pression sur ces bulles que sont les multiples hadrons connus. On peut essayer de déformer les bulles en donnant, par exemple, une grande impulsion à l’un des quarks; mais cette déformation coûte cher en énergie. On ne comprend encore que bien imparfaitement cette propriété du vide. La chromodynamique est simple et précise à faible distance (S 10-17 m). Elle devient très difficile à exploiter à plus grande distance. Le couplage effectif entre un quark et un gluon devient alors de plus en plus fort. On ne peut plus considérer le rôle des processus mettant en jeu de plus en plus de gluons, comme on le fait avec succès en électrodynamique avec les photons (cf. chap. 3). Le couplage effectif est d’autant plus faible que la distance d’approche des particules est petite et d’autant plus fort que la distance est grande: cela résulte du fait que les gluons se lient entre eux directement.
    Le vide est dans une phase opaque à la couleur, c’est-à-dire qu’il ne tolère que la propagation de particules globalement neutres vis-à-vis de la couleur, formées d’un quark et d’un antiquark (méson) ou de trois quarks (baryons).
    La température critique est, dans ce cas, de l’ordre de 200 MeV, comme nous l’avons déjà dit. On peut espérer la réaliser en laboratoire dans des collisions d’ions lourds de grande énergie.
    On doit obtenir un plasma de quarks et de gluons où la couleur circule librement. Plusieurs indications déjà recueillies en 1991 sont encourageantes. Rappelons que cet état plasma a dû être celui du big bang hypothétique de l’Univers naissant jusqu’à 5 Z 10-5 seconde.
    C'est principalement ce côté de l'interaction que j'aimerais approfondire...
    If your method does not solve the problem, change the problem.

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  10. #7
    humanino

    Re : Impossibilité d'une charge de couleur isolée

    Citation Envoyé par Phys2 Voir le message
    C'est principalement ce côté de l'interaction que j'aimerais approfondire...
    Modele dual superconducteur, etude du plasma de quarks et gluons. Effectivement tout cela est tres interessant.

    Je dois dire cependant que, par pure provocation, je considere que tu apportes de l'eau a mon moulin : le plasma de quarks et gluons, ils ne l'ont pas vu, ils ne sont pas prets de le voir, et je suis pret a faire le pari d'une bouteille de champagne a qui me donne une echeance (pour le pari, etant donne qu'ils ne trouveront jamais !).

    Les quarks u et d sont beaucoup plus legers que l'echelle a laquelle se produit la brisure du tube de glue.
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  11. #8
    Seirios

    Re : Impossibilité d'une charge de couleur isolée

    Les quarks u et d sont beaucoup plus legers que l'echelle a laquelle se produit la brisure du tube de glue.
    Quelle est la conséquence de cette légèreté par rapport à la brisure du tube de glue ?
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  12. #9
    humanino

    Re : Impossibilité d'une charge de couleur isolée

    Citation Envoyé par Phys2 Voir le message
    Quelle est la conséquence de cette légèreté par rapport à la brisure du tube de glue ?
    A une echelle de masse est associee une echelle de longueur, et vice-versa. Pour les quarks lourds, l'echelle de longueur est suffisament petite par rapport a la taille des systemes hadroniques, et il est tout a fait possible d'utiliser une approche semi-classique. En fait, les calculs de spectres mesoniques (c'est a dire, les masses des sytemes quarks-antiquarks par exemple) marchent bien dans cette situation.

    Maintenant, la situation pour les quarks legers est fort differente et sans doute plus interessantes et/ou difficile Dans le cas des quarks legers, l'indetermination quantique sur la position, ou longueur d'onde de Compton, est bien plus grande que la taille des systemes hadroniques. Si je ne me trompe pas :
    taille typique d'un hadron = 1 fm
    longueur d'onde de Compton d'un quark leger = 40 fm (pour une masse de 5 MeV)

    Maintenant, a quelle echelle le tube se brise-t-il ?
    Si l'on prend le seuil de production de deux pions (naivement) on trouve... 0.5 fm ! Bon, ca marche pas la Les simulations sur reseaux donnent 1.2 fm, mais elles ne marchent (pour l'instant) que avec des quarks lourds.

    Dans Instantons and baryon dynamics vous pouvez lire que la potentiel lineaire (ou approximation de l'echange d'un gluon) peut etre "debranche", les instantons permettent encore de calculer les correlations entre quarks u et d. Les instantons sont typiquement des objets semi-classiques, la premiere chose que l'on devrait prendre en compte au dela de l'approximation classique. En quelque sort, le premier ordre WKB fait apparaitre un mecanisme confinant plus tot que la brisure du tube.

    Voir encore les arguments page 11 de QCD Phenomenology que je ne vais pas resumer ici...
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  13. #10
    Seirios

    Re : Impossibilité d'une charge de couleur isolée

    Mais comment se fait-il qu'un gluon, chargé d'une couleur, puisse être émis ?

    Car le gluon possède deux charges de couleurs : la charge de l'emmetteur et l'anticharge du récepteur ; par exemple, la première interaction entre un quark bleu et un quark vert produira un gluon bleu-antivert. Le gluon n'est par conséquent pas neutre pour l'interaction forte.

    Le vide devrait donc "refusé" qu'il puisse se propager. A quoi cette propagation est-elle due ? Est-ce une violation momentannée autorisé par les fluctuations du vide et par l'incertitude d'Heisenberg ?
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  14. #11
    Karibou Blanc

    Re : Impossibilité d'une charge de couleur isolée

    Mais comment se fait-il qu'un gluon, chargé d'une couleur, puisse être émis ?
    Ils doivent être émis par paire de manière à conserver la couleur (c'est une symétrie quantique, elle n'est pas violé par les fluctuations quantiques, on dit qu'il n'y a pas d'anomalie dans l'interaction forte).
    Well, life is tough and then you graduate !

  15. #12
    Seirios

    Re : Impossibilité d'une charge de couleur isolée

    D'accord, merci
    If your method does not solve the problem, change the problem.

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