Energia wiązania chromodynamiki kwantowej - Quantum chromodynamics binding energy

Energia wiązania chromodynamiki kwantowej ( energia wiązania QCD ), energia wiązania gluonu lub energia wiązania chromodynamicznego to energia wiążąca kwarki w hadrony . Jest to energia pola z dużą siłą , która odbywa się za pośrednictwem gluonów . Energia ruchu i energia interakcji stanowią większość masy hadronu.

Źródło masy

Większość masy hadronów to w rzeczywistości energia wiązania QCD poprzez równoważność masy i energii . Zjawisko to związane jest z łamaniem symetrii chiralnej . W przypadku nukleonów – protonów i neutronów – energia wiązania QCD stanowi około 99% masy nukleonu. Zakładając, że energia kinetyczna składników hadronu poruszających się z prędkością bliską prędkości światła , która ma duży udział w masie hadronu, jest częścią energii wiązania QCD. W przypadku protonów suma mas pozostałych trzech kwarków walencyjnych (dwóch kwarków górnych i jednego kwarka dolnego ) wynosi w przybliżeniu9,4  MeV/ c 2 , podczas gdy całkowita masa protonu wynosi około938,3 MeV/ c 2 . W przypadku neutronów suma mas resztkowych trzech kwarków walencyjnych (dwóch kwarków dolnych i jednego kwarka górnego) wynosi w przybliżeniu11,9 MeV/ c 2 , podczas gdy całkowita masa neutronu wynosi około939,6 MeV/ c 2 . Biorąc pod uwagę, że prawie cała masa atomu jest skoncentrowana w nukleonach, oznacza to, że około 99% masy materii codziennej ( materii barionowej ) to w rzeczywistości energia wiązania chromodynamicznego.

Energia gluonowa

Chociaż gluony są bezmasowe , nadal posiadają energię – chromodynamiczną energię wiązania. W ten sposób są podobne do fotonów , które są również bezmasowymi cząstkami niosącymi energię – energię fotonów . Nie można obliczyć ilości energii przypadającej na pojedynczy gluon lub „energię gluonową”. W przeciwieństwie do energii fotonu, która jest policzalna, opisana relacją Plancka-Einsteina i zależy od jednej zmiennej ( częstotliwości fotonu ), nie istnieje wzór na ilość energii niesionej przez każdy gluon. Podczas gdy efekty pojedynczego fotonu można zaobserwować, pojedynczych gluonów nie zaobserwowano poza hadronem. Ze względu na matematyczną złożoność chromodynamiki kwantowej i nieco chaotyczną strukturę hadronów, które składają się z gluonów, kwarków walencyjnych, kwarków morskich i innych cząstek wirtualnych , nie można nawet zmierzyć, ile gluonów istnieje w danym momencie wewnątrz hadronu. Dodatkowo, nie cała energia wiązania QCD to energia gluonowa, ale raczej część energii pochodzi z energii kinetycznej składników hadronu. Dlatego można określić tylko całkowitą energię wiązania QCD na hadron. Jednak w przyszłości badania nad plazmą kwarkowo-gluonową mogą temu zaradzić.

Zobacz też

Bibliografia

  Decomposition of the proton mass (Lattice QCD): https://physics.aps.org/articles/v11/118