Interaktion auf Distanz: So funktioniert es

Die Beschreibung von Gluonen ist gut, aber Gluonen sind Quanten einer Quantenfeldtheorie, und Sie können eine Feldtheorie als eine Theorie von Feldern oder als eine Theorie von Teilchen betrachten. Die Partikelbeschreibung ist nicht kausal, die Partikel gehen in der Zeit zurück, sodass die Feldbeschreibung für mich intuitiver ist, obwohl viele Leute aus irgendeinem Grund sagen, dass Partikel intuitiver sind. Ich denke, das liegt daran, dass sie diese ausgetauschten Teilchen als klassische Teilchen betrachten, die in der Zeit vorwärts gehen, was sie nicht sind.

Das Feldbild des Gluonenaustauschs ist, dass die starke Kraft durch acht verschiedene Kopien elektrischer und magnetischer Felder mit komplizierten Kreuzladungen ausgetauscht wird, sodass jedes Feld das andere erzeugt. Dieses Feld ist das Leimfeld und der Hauptbestandteil von QCD. Die Querladungen machen den Unterschied, sie bewirken, dass die Kraft nur eine kurze Reichweite hat.

Das Vakuum in der Elektrizität im Magnetismus ist auf große Entfernungen nahe dem Nullfeld, wobei sich freie Photonen über große Entfernungen ausbreiten. Für die QCD hat diese Theorie die Eigenschaft, dass das Feld auf einer dem Protonenradius vergleichbaren Skala zufällig wird. Die Randomisierungsskala bedeutet, dass die Korrelationsfunktionen in der Trennung auf dieser Skala exponentiell abfallen, was zu einem Confinement führt.

Das Bild des Einschlusses aus Sicht des Feldes ist der Korrelator der Wilson-Schleife des Lattice-Eichfeldes. Dies bedeutet, dass Sie ein kleines Gitter erstellen und das Gluonenfeld in Form einer Matrix definieren, um von einem Punkt zum anderen zu gelangen. Man definiert für die Matrizen eine Wahrscheinlichkeitsverteilung, die im Grenzfall kleiner Verbände und nahe der Identitätsmatrix konzentrierter Wahrscheinlichkeitsverteilungen ein konsistentes kontinuierliches Feld reproduziert, indem jeder Pfad eine Matrix mit einer Wahrscheinlichkeitsverteilung erhält, die in der gegen eine feste Verteilung konvergiert kleine Gittergrenze.

In dieser Grenze stellen Sie fest, dass die Matrizen für große Schleifen vollständig zufällig sind, und der Übergang zur vollständigen Zufälligkeit ist der Protonenradius, Geben oder Nehmen. Dies wird heute explizit auf Supercomputern durchgeführt und erklärt, warum das Feld eine kurze Reichweite hat. Die Reichweite eines Feldes ist die Entfernung, über die die statistische Beschreibung eine lokale Änderung vergisst. Wenn Sie das Feld innerhalb eines Protons ändern, vergisst das Feld die Änderung außerhalb des Protons, und das bedeutet, dass die Reichweite klein ist.

Partikelsicht

Das Feldbild ist etwas besser verstanden als das Teilchenbild des Einschlusses, obwohl beides nicht an einem Punkt ist, an dem sie Mathematiker überzeugen. Im Teilchenbild ist die Abschirmung der Kernkräfte nach t'Hooft auf etwas zurückzuführen, das einem raumfüllenden Supraleiter ähnelt. Dies wird als "duales supraleitendes Modell des Quarkeinschlusses" bezeichnet.

Das Bild ist, dass wenn Sie einen magnetischen Monopol (isolierten Magnetpol) innerhalb eines Supraleiters haben, der magnetische Fluss nach dem magnetischen Gaußschen Gesetz ausgehen muss, aber der Supraleiter will das Feld nicht um sich haben, weil Supraleiter Magnetfelder hassen. Es drückt also das Magnetfeld zu einer schmalen Röhre zusammen, die als Wirbel bezeichnet wird, und dieser Wirbel beginnt und endet auf dem Teilchen.

Die Idee ist, dass das Vakuum mit Klebstoff gefüllt ist und der Klebstoff auf magnetische Weise supraleitend ist, sodass die elektrischen Ladungen in Flussröhren enden, genauso wie magnetische Ladungen in einem Supraleiter.

Das duale supraleitende Bild wird heute weithin angenommen, da es in einigen mathematischen Modellen mit Supersymmetrie funktioniert, aber in gewöhnlicher QCD nicht sehr gut verstanden wird. Es ist komplementär zum Bild der Feld-Randomisierung, es gibt den Partikel-Standpunkt diesbezüglich. Beachten Sie, dass die Partikelansicht eine kohärente Kondensation im Vakuum erfordert, eine supraleitende Flüssigkeit, die den gesamten Raum ausfüllt.

Das supraleitende Vakuum unterscheidet sich vom Higgs-Mechanismus, da es magnetisch und nicht elektrisch ist.

Kräfte werden durch den Austausch von Teilchen übertragen; Photonen beim Elektromagnetismus, Gluonen für die starke Kraft und die W/Z-Bosonen für die schwache Kraft. Die Reichweite der Kraft wird durch die Masse des Teilchens bestimmt. Photonen sind masselos, daher hat die elektromagnetische Kraft eine unendliche Reichweite. Die Kraft wird von virtuellen Teilchen übertragen, deshalb sieht man keinen Magneten glühen, wenn er virtuelle Photonen zum und vom Kühlschrank sendet. Ein virtuelles Teilchen ist eines, das dank der Unschärferelation existiert. Ein echtes Photon hingegen kann als Licht oder als Radiowelle gesehen werden.

Die Schwerkraft ist ein anderer Fischkessel. Gegenwärtig wird die Schwerkraft als eine Verzerrung der Raumzeit dargestellt, nicht als ein teilchenvermitteltes Quantenfeld. Es wurde angenommen, dass das Graviton diese Lücke füllt. Es ist immer noch gut möglich, dass die Schwerkraft grundlegend anders ist und ihren Ursprung in einer anderen Quelle hat.

Diese Frage rechtfertigt einen viel längeren Beitrag, aber dies wird Ihnen den Einstieg erleichtern.