Quarks

[invite3f9af307]

Bonjour
Quesque la liberté asymptotique ? Quel rapport a t'elle avec l'interation forte?

merci
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[Deedee81]

Bonjour,

Quesque la liberté asymptotique ? Quel rapport a t'elle avec l'interation forte?

L'interaction forte est l'interaction dominante pour les quarks (bien que l'interaction électromagnétique ne soit pas négligeable !) et c'est elle qui possède la propriété asymptotique.

C'est le fait curieux que son intensité augmente avec la distance au lieu de diminuer.

C'est ce qui explique qualitativement que les quarks soient confinés. Il faut que la charge forte (la couleur) se neutralise. Si on essaie "d'écarter" un des quarks il faut fournir une énergie considérable qui finit par se convertir en quarks. Et pour finir on se retrouve avec des paires ou des triplets de quarks au lieu d'un quark isolé.

Lorsque les quarks sont confinés, la charge étant neutralisée, l'interaction forte à distance devient nulle (équivalent à un atome neutre pour l'interaction EM). Mais de près (comme lorsque deux atomes neutres s'approchent), on "voit" les quarks isolément ce qui provoque à nouveau une interaction. Ce "résidu" de l'interaction forte à courte distance n'est autre que l'interaction nucléaire (équivalent "laison chimique" pour l'interaction EM).

Enfin, plus les quarks sont proches (ce qui équivaut à une énergie très grande) plus l'interaction est faible. A la limite des très hautes énergies ils se comportent comme des particules libres. D'où le nom : "liberté asymptotique". La constante de couplage diminue avec l'énergie (contrairement aux autres interactions).

Ce phénomène se retrouve dans le plasma de quarks et gluons bien qu'il semble que ce soit un peu plus complexe qu'on ne croyait et qu'au lieu d'avoir un "gaz de quarks libres" on aie plutôt quelque chose qui se comporte comme un superfluide. Cela aura certainement un impact sur les modèles de cosmologie primordiale.

Bon, moi j'y vais, à demain tout le monde

[invite7ce6aa19]

Bonjour
Quesque la liberté asymptotique ? Quel rapport a t'elle avec l'interation forte?

merci

C'est une bizarerie du comportement des quarks.
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Quand des particules ont des charges électriques l'interaction électromagnétique est d'autant plus forte que les particules sont fortes, c'est le fameux potentiel en 1/r où r est la distance entre les particules.
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pour l'interaction forte entre les quarks çà marche "à l'envers". plus ceux-ci sont près, plus le potentiel chromodynamique est faible. On a grosso-modo une loi proportionnelle à r. C'est çà la liberté asymptotique.
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Ce comportement étrange a des origines profondes qui tiennent a ce que le groupe de jauge de l'interaction forte est un groupe non commutatif dont les conséquences sont que les particules échangées, (les gluons 'qui joue pour l'interaction forte le role des photons pour l'interaction électromagnétique) sont eux-mêmes chargées du point de vue de l'interaction forte.

[inviteca4b3353]

Ce comportement étrange a des origines profondes qui tiennent a ce que le groupe de jauge de l'interaction forte est un groupe non commutatif

On en avait déjà parlé il me semble, et j'avais rappelé que c'était une condition nécessaire mais pas suffisante, il faut regarder aussi le nombre de dégrés de liberté portant une charge. Les gluons contribuent donc, mais aussi les quarks.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7ce6aa19]

On en avait déjà parlé il me semble, et j'avais rappelé que c'était une condition nécessaire mais pas suffisante, il faut regarder aussi le nombre de dégrés de liberté portant une charge. Les gluons contribuent donc, mais aussi les quarks.

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Bonjour,

Je ne me souvient pas excatement ce dont on avait parlé (déjà Alzheimer!). Je pense que tu veux dire que dans la polarisation du vide il y a des contributions de gluons mais aussi de paires quarks-antiquarks et tous les autres termes du développement?
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quel est le rapport avec le nombre de degrés de liberté?

Merci d'avance pour tes réponses.

[invitea29d1598]

bonjour,

.quel est le rapport avec le nombre de degrés de liberté?

il fait référence à l'équation pour que donne le groupe de renormalisation et où g est la constante de couplage, l'echelle d'énergie étant . Bref, l'équation à laquelle on aboutit montre que pour SU(3) beta est négative, c'est-à-dire le couplage diminue avec l'énergie, uniquement si on a moins de 16 générations de quarks.

[invite3f9af307]

Merci , et peut-on parler de masse a l'echelle des quarks? Les quarks ont t'ils une masse?

[invite7ce6aa19]

bonjour,



il fait référence à l'équation pour que donne le groupe de renormalisation et où g est la constante de couplage, l'echelle d'énergie étant . Bref, l'équation à laquelle on aboutit montre que pour SU(3) beta est négative, c'est-à-dire le couplage diminue avec l'énergie, uniquement si on a moins de 16 générations de quarks.

Bonjour,

Bien je n'avais ni lu ni entendu cela. Avec 3 générations on est en sécurité.

[invite7ce6aa19]

Merci , et peut-on parler de masse a l'echelle des quarks? Les quarks ont t'ils une masse?

Oui les quarks ont une masse dont on n'a pas acces directement mais seulement a travers de modèles. (je n'ai rien sous la main, mais cherche sur Wikipedia ça devrait te convenir).
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Les quarks up et down qui forment la matière ordinaire (protons et neutrons)sont "très" légers. Ce ne sont pas eux qui déterminent la masse des neutrons et des protons, mais leur énergie cinétique.

[Deedee81]

Bonjour,

Les quarks up et down qui forment la matière ordinaire (protons et neutrons)sont "très" légers. Ce ne sont pas eux qui déterminent la masse des neutrons et des protons, mais leur énergie cinétique.

Il me semble avoir lu que les gluons contribuaient pour une part importante, idem en ce qui concerne le moment angulaire. C'est exact ?

[invite7ce6aa19]

Bonjour,

Il me semble avoir lu que les gluons contribuaient pour une part importante, idem en ce qui concerne le moment angulaire. C'est exact ?

Oui les gluons sont responsables essentiellement de la masse des nucléons, voire la quasi-totalité.
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Dans le modèle du sac (bag model) on represente les quarks en liberté dans un puit de potentiel nul sur un rayon R et infini pour R> 0. Ce mur de potentiel represente l'essentiel de l'interaction entre quarks cad la contribution des gluons. La forme de ce potentiel est le résultat de l'écrantage "diaéléctrique" propre à la polarisation du vide chromodynamique. Il ne reste donc a résoudre l'équation de Schrodinger relativiste (la masse des quarks est négligée) dans ce puit de potentiel. Ainsi la masse du neutron est la somme de trois énergies cinétiques confinées. Ce qui contrôle l'énergie cinétique c'est donc la forme du potentiel (réduit a un rayon R) qui est du aux gluons.
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Après on peut raffiner et traiter en perturbation la contribution gluonique à l'intérieur du puit de potentiel.
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Pour ce qui est du moment cinétique et autre contributions je ne sais pas. J'aurais tendance a dire que les 3 gluons sont dans un état orbital S. Je vais chercher dans mes bouquins.

[Deedee81]

Pour ce qui est du moment cinétique et autre contributions je ne sais pas. J'aurais tendance a dire que les 3 gluons sont dans un état orbital S. Je vais chercher dans mes bouquins.

J'avais lu ça dans La Recherche ou Pour La Science, il y a quelque temps.

Pour ce qui est de tes explications sur la masse, je trouve ça infiniment plus clair que ce que j'avais lu dans les revues susnomées

Merci,

[invite0716153e]

Les quarks ont évidemment une masse, comme tous les fermions. Seuls les bosons de jauge sont non massifs. Leur masse varie d'ailleurs fortement d'une génération à l'autre de quarks (une des question fondamentale de la physique des particules actuelle d'ailleurs : pourquoi cette hierarchie des masses? d'ou provient-elle?)
On détermine ces masses à partir de théories des champs non perturbatives telles que la chromodynamique quantique sur réseau.

[invite8ef897e4]

Les quarks ont évidemment une masse, comme tous les fermions.

Remarque interessante. Pendant longtemps on croyait que les neutrinos sont sans masse. D'un autre cote, Gribov (generalisant a 4D les travaux de Schwinger en 2D) a montre qu'un fermion sans masse charge electriquement pose pas mal de problemes.

On détermine ces masses à partir de théories des champs non perturbatives telles que la chromodynamique quantique sur réseau.

On ne peut pas calculer les couplages au Higgs sur reseau. Ce sont des parametres de la theorie.

Pour revenir aux contributions des quarks et des gluons aux proprietes diverses des nucleons : il faut etre un peu plus precis dans vos affirmations je crois (sans vouloir offenser personne). Lorsqu'on dit que les gluons portent la moitie de la masse du proton on fait reference aux distributions de partons mesurees a une certaines echelle (ou dans une limite asymptotique). Le resultat obtenu s'interprete sur le cone de lumiere comme la fraction d'impulsion porte par tel et tel parton.

Je chipotte ? Non mais en fait je dis ca parce qu'on a aussi pas mal des gens qui disent que la masse constituante est plus pertinente. Ils partent de quarks sans masse nue, et calculent des masses effectives a coups de fonction de Green et d'equations de Schwinger-Dyson. Ca marche pas mal leur truc mais il y a toujours quelque chose qui n'est pas clair pour moi : ils obtiennent un couplage voisin de un a grande distance, plus precisement auquel on peut s'attendre par ailleurs avec des manipolations de regles de somme (GDH).

M'enfin ce que je voulais dire aussi, c'est que probablement les gluons ne contribuent pas au moment angulaire du nucleon. Certains "experts" tres bien places pretendent meme avoir "resolu la crise du spin" (et ils semblent credibles).

Donc bon, sinon, "plus clair que La Recherche" faut pas non plus tomber dans l'obscurantisme. :-p

La je suis en retard, j'ai pas le temps, mais le plasma de quark gluon, superfluide non pas vraiment. Il est fortement interagissant.

Je voulais surtout dire un truc : le fait que la constante de couplage augmente a grande distance n'explique pas forcement, surtout "qualitativement", le confinement. C'est de la propagande du lobby dual superconducteur (un modele certes d'une rare beaute mais pas forcement plus). La formation du tube de glue, ca marche pour les quarks lourds, mais pas pour les quarks legers. Et puis, comme je l'ai indique, le couplage ne diverge pas a l'infini a grande distance mais sature autour d'une echelle de l'ordre de la masse du pion.

Je dois vraiment filer la...

[invite8ef897e4]

Retour d'atelier, personne n'a remarque mon retard. Piou piou...

Je peux donner quelques references pour etayer mes propos, si vous etes interesses.

Pour la resolution du probleme du spin du proton, c'est explicite dans le titre :
Resolution of the Proton Spin Problem

Je ne suis pas sur de pouvoir bien mettre ca en accord avec le resultat asymptotique


obtenu comme point fixe de l'evolution de ces operateurs (qui mixent), c.f.
The Spin Structure of the Nucleon
par exemple (ces valeurs asymptotiques pour les moments angulaires sont, il me semble, les memes que pour l'impulsion).

Pour une approche non-perturbative au confinement on consultera avec interet la recente revue :
Aspects of Hadron Physics

Pour la constante de couplage fort a longue distance :
Experimental determination of the effective strong coupling constant
je ne peux pas vous divulguer les toutes dernieres mesures, mais je peux vous dire qu'elles confirment la tendance que l'on voit dans les figures