Asymptotisk frihet

Asymptotisk frihet  är en fysisk effekt som uppstår i någon mätteori , där interaktionen mellan partiklar, såsom kvarkar , blir godtyckligt liten när avståndet mellan partiklarna minskar. Med andra ord, i den asymptotiska gränsen r → 0 slutar partiklarna att interagera och blir fria.

År 2004 delades Nobelpriset i fysik ut till tre teoretiska fysiker från USA - David Gross , David Politzer och Frank Wilczek - med formuleringen "för upptäckten av asymptotisk frihet i teorin om starka interaktioner" [1] .

Historik

Under andra hälften av 1940-talet kombinerades kvantmekanik med elektrodynamik, vilket präglades av konstruktionen av kvantfältteorins matematiska apparat , som beskriver växelverkan mellan elementarpartiklar. Kvantelektrodynamik (QED) började utvecklas på 1930-talet med arbeten av Dirac , Pauli och Fermi , men det var inte förrän på 1950-talet som det visades hur man kan bli av med de skillnader som vanligtvis förekommer i kvantfältsteorier. Utvidgningen av QED till starka interaktioner visade sig vara omöjlig. Men 1954 övervägde C. Yang och R. Mills icke-abeliska spårviddssymmetrier, M. Gell-Man och J. Zweig introducerade kvarkar 1964, och 1965 verk av N. N. Bogolyubov , B.V. Struminsky och A.N. Tavkhelidze och oberoende Han Mu Yong och Y. Nambu , som introducerade ett nytt kvantnummer som kallas färg . Då kan alla hadroner som är sammansatta av kvarkar beskrivas i termer av den nya icke-abelska mätfältsteorin, där interaktionen bärs av masslösa gluoner . En ny kvantteori för att beskriva interaktionen mellan kvarkar - kvantkromodynamik (QCD) - visade sig vara olinjär. Samtidigt, som Richard Feynman visade 1963 , på grund av brott mot enhetlighet , hade denna teori problem med kvantisering . För att återställa enhetligheten introducerade L. D. Faddeev och V. N. Popov " spöken " i kvantteorin för ett icke-abeliaskt mätfält, vilket gjorde det möjligt att använda Feynman-diagram och bidrog till den fortsatta studien av den nya teorin. På grund av teorins olinjäritet visade sig den vanliga störningsteorin vara ineffektiv, så renormaliseringsgruppens formalism visade sig vara den huvudsakliga matematiska apparaten . Denna formalism dök upp i verk av 1950-talet av E. K. G. Shtyukelberg och F. Yu.och M. Gell-Man ochPetermanA. D. V. Shirkov . Renormaliseringsgruppmetoden gör det möjligt att beräkna ultravioletta och infraröda asymptotik genom att ta hänsyn till huvudbidragen från den oändliga klassen av Feynman-diagram.

I början av 1970-talet föregick alla dessa resultat upptäckten av asymptotisk frihet. D. Gross, F. Wilczek [2] och D. Politzer [3] visade att när avståndet mellan kvarkar minskar, minskar den effektiva interaktionskonstanten i QCD, vilket leder till att interaktionen försvinner. Detta bekräftades i experiment på djup oelastisk lepton-hadron-spridning vid den linjära elektronacceleratorn i Stanford (USA). Asymptotisk frihet visade sig vara viktig för praktiska tillämpningar i QCD, eftersom den delade upp området för kvarkinteraktion i två regioner med stora och små avstånd, där störningsteori kan tillämpas. Ett liknande fenomen upptäcktes inom kvantelektrodynamik för laddade vektorfält av V. S. Vanyashin och M. V. Terentyev 1965 [4] , i Yang-Mills teori av I. Khriplovich 1969 [5] och G. 't Hooft 1972 [6]

Länkar

  1. ↑ Nobelpriset i fysik  2004 . Nobel Web (2004). Hämtad 24 oktober 2010. Arkiverad från originalet 29 juni 2018.
  2. ↑ DJ Gross, F. Wilczek. Ultraviolett beteende hos icke-abelska gauge-teorier  (engelska)  // Physical Review Letters . - 1973. - Vol. 30 , nej. 26 . - P. 1343-1346 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.30.1343 . — .
  3. ↑ HD Politzer. Pålitliga störande resultat för starka interaktioner  (engelska)  // Physical Review Letters  : journal. - 1973. - Vol. 30 , nej. 26 . - P. 1346-1349 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.30.1346 . - .
  4. ↑ VS Vanyashin, MV Terent'ev. Vakuumpolariseringen av ett laddat vektorfält //  Journal of Experimental and Theoretical Physics . - 1965. - Vol. 21 , nr. 2 . - s. 375-380 . - .  
  5. ↑ I. B. Khriplovich. Greens funktioner i teorier med icke-abelian gauge group (engelska)  // Soviet Journal of Nuclear Physics  : journal. - 1970. - Vol. 10 . - S. 235-242 .  
  6. ↑ G. 't Hooft. Opublicerat föredrag vid Marseille-konferensen om renormalisering av Yang-Mills-fält och tillämpningar för partikelfysik   : tidskrift . - 1972. - Juni.

Litteratur

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk