양자색 역학

양자색역학(Quantum Chromodynamics, 줄여서 QCD)은 아들러, 버요컨, 그리고 다른 사람들의 작업을 바탕으로 1972년 겔만과 프리치에 의해 설립되었습니다. 강한 상호작용 규범 이론으로, 강한 작용 입자(강자)를 구성하는 쿼크와 색양자수와 연결된 규범장의 상호작용을 기술하며, 강한 강자의 구조와 강한 상호작용을 통일적으로 기술할 수 있어, 희망적인 강한 작용의 기본이론으로 여겨집니다. 

 

구조
쿼크 모델에 따르면, 모든 헤비코어는 세 개의 쿼크로 구성됩니다. 모든 헤비코어는 한 쌍의 정반대 쿼크로 구성됩니다. 쿼크의 스핀은 1/2입니다. 실험에서 관찰된 중자와 중성자를 구성하기 위해서는 쿼크가 여러 종류가 있다고 생각해야 합니다. 문헌상 쿼크의 맛이라고 합니다.중성자 내부파 함수는 통계적으로 요구되는 완전 반대칭성을 가지며, 중성자는 3개의 쿼크로 구성되어 있다고 설명합니다. 사람들은 쿼크가 다른 내부자유도를 갖는다고 제안합니다. 이것은 세 가지 다른 상태를 취할 수 있습니다. 사람들은 광학에서 다른 단어들을 빌려서 3가지 다른 색을 가진다고 말합니다.

중성자 중 세 개의 쿼크는 각각 다른 색을 띱니다. 개체 속의 정반 쿼크 쌍은 반대 색 양자수를 띠고 있습니다. 중성자와 중성자 모두 색 양자수를 띠지 않습니다. 이들은 '흰색'입니다. 세 가지 색 쿼크는 강한 작용에서 성질이 완전히 비슷하기 때문에 강한 작용에는 이에 상응하는 대칭성이 있습니다. iia는 쿼크장을 의미하는데, 그 중 i=1,2,3은 세 가지 색을 의미하고, a=1,2,3…는 서로 다른 맛을 의미하며, 이론은 막이 바뀌어도 형식은 그대로 유지되며, 여기서 U=(Uij)는 3행 3열의 막이행렬을 이룹니다. 

규범 이론

양자색역학은 규범 이론에 속하므로 중정화가 가능합니다. 미세요론 전개식은 높은 단계까지 계산할 수 있습니다. 다른 강작용 양자장론에서는 결합상수가 크기 때문에 마이크로요론 전개식은 신뢰할 수 있는 계산으로 사용될 수 없습니다. 이런 면에서 양자색역학은 독특한 점이 있습니다. 양자전기역학에서는 진공분극의 차폐작용으로 전자에 대한 거리가 줄어들수록 전자의 유효전하가 커집니다.

성질이요
비교환군 규격장 이론 이외의 다른 중정화 가능한 장론들은 거의 유사한 성질을 가지고 있습니다. 이들의 유효 결합 상수는 거리가 줄어들수록 증가합니다. 즉, 작은 거리에서의 작용이 강해집니다. 비교환군 규범 이론은 다릅니다.연구에 따르면, 규범장의 자체 작용은 진공에 놓인 색하가 진공에서 발생하는 규범 입자를 끌어당겨 그 주위에 동일한 색하를 모아 역차단 효과를 낼 수 있는 반대 효과를 나타냅니다.

 

종류
쿼크의 종류가 16가지를 넘지 않을 때, 진공 고무의 분포에 의한 역차단 효과가 쿼크의 차폐 효과보다 더 많습니다. 이 경우 양자색역학은 시공간 거리가 작아지면서 상호작용이 약해지고 유효결합상수가 거리에 따라 0으로 변하는 점근자유라는 성질을 가지고 있습니다. 관계가 정확하게 측정되지 않으면 작은 시공간 거리는 큰 에너지 운동량에 해당됩니다. 어떤 고에너지 과정의 물리량은 주로 작은 시공간 거리와 관련이 있습니다. 이러한 물리량에 대하여, 양자색역학에서는 유효결합상수의 멱차이의 미세요론에 따라 전개됩니다. 식, 높은 에너지에서 빠르게 수렴하므로 확실한 계산을 할 수 있습니다. 지금까지 다른 강작용 이론들은 작은 참량이 없어 신뢰할 수 없는 근사(近事)를 해왔는데, 양자색역학은 이런 면에서 유일한 예외입니다.

무관성
질심계 총 에너지 W
강작용의 근사표도무관성 70년대 중 경자의 깊이가 비탄성 산란하는 단거단면, 양음전자 충돌로 강자가 발생하는 총단면 및 이러한 과정에서 발생하는 강자분사 등 일련의 고에너지 실험에서 강작용에는 예상하지 못한 성질이 있음을 발견했습니다. 경자의 비탄성 산란이란 전자 e가 핵자 N과 충돌하여 약간의 강자를 발생시키는 것입니다. e+N→e+N+강자 또는 중성미자 v가 핵자 N과 충돌하여 μ자와 일부 강자로 바뀌는 것을 말합니다. v+N→μ+강자이 두 과정은 각각 전자기작입니다. 사용과 약작용 과정과 함께 강한 작용도 있습니다. 충돌 시 경자운동량에서 전달되는 이차 q2와 에너지 손실(mN은 핵자의 질량)이 매우 크다면 이 과정을 심도 비탄성 산란이라고 합니다. 단면 중, 단면 중입니다. 경자를 측정합니다.

운동량
따라서 이 단면은 q2와 v의 함수일 뿐입니다. 단거 단면은 구조함수라고 하는 몇 개의 무량강의 양에 결정됩니다. 이러한 구조함수들은 강한 작용에만 관련되어 있습니다. 실험 결과 q2와 v가 모두 클 때 이들은 근사하게 비값 x=q2에만 의존하고, 고정된 x에 대해서는 q2에 따라 느리게 변화합니다. 양부전자쌍 충돌에 강자와 μ자쌍을 발생시키는 총 단면의 비r은 양부전자쌍의 질심계 총 에너지 W의 함수입니다. 실험에서 W가 클 때 R은 근사하게 상수라는 것을 발견했습니다. 새로운 입자를 생성하기 위한 문턱 에너지 근처 이외) 입니다. 이러한 것들 및 기타 일부 실험 결과들은 강한 작용 중 높은 에너지 아래에서 작용하는 고유의 에너지 측정도가 하나도 없다는 것으로 해석할 수 있습니다.

 

관련된 에너지, 운동량이 모두 매우 높을 때 입자의 질량 및 기타 질량이 있거나에너지 양강의 상수는 다 가능합니다. 따라서 강한 작용에만 의존하는 무(無)요강의 양은 모두 관계된 것뿐입니다. 에너지, 운동량의 비의 함수입니다. 운동량과 어떤 유량강 상수의 비입니다. 이 함수를 통해 실험에서 밝혀진 강한 작용입니다. 고에너지 아래서 근사합니다.

기준의 무관성
그러나 중정화가능장론 마이크로토크 전개식의 높은 단계에서는 항상 형식적인 인자가 나타나는데, 여기서 g는 결합 상수이고 E는 어떤 에너지이며 μ는 입자 질량이나 중정화에 의해 도입되는 참량입니다. 이러한 항목은 E2가 클 때 무시할 수 없습니다. 따라서 적어도 범위 내에서 일반적인 가중정장론은 무표도성이 없습니다. 하지만 양자색역학과 같은 점근자유에 대한 이론은 유효결합상수가 관련된 에너지, 동량이 무한대로 올라갈 때 0으로 돌아갑니다. 따라서, 상기 고에너지 공정에서의 척도 무관성은 한계 하에서 보장됩니다. 손에 잡히거나 약간의 파손만 있을 뿐입니다. 이러한 정성적 성공으로 양자색역학은 사람들의 주목을 받게 되었습니다. 양자색역학의 계산 결과 경자심도 비탄성 산란, 전자 양전자 충돌과 강자 발생, 분사 현상 등 고에너지 과정입니다.실험 데이터는 일치합니다. 이론과 실험의 각종 과정에서의 정량입니다. 비교는 계속 진행되어야 합니다.

 

양자색 동역학에서 쿼크의 질량은 크지 않고, 접착제의 질량은 0이므로,이들은 매우 쉽게 발생해야 합니다. 그래서 왜 실험에서 이런 입자들이 관찰되지 않았는지 설명해야 합니다. 강자의 역할의 기본 이론인 양자색역학은 강자보와 강자의 구조를 얻어야 하는데, 이러한 문제는 미세요론의 범위 내에서 풀릴 수 없습니다. 쿼크와 아교와 같은 색을 띤 양자수의 입자는 규범장 상호작용의 동역학적인 이유로 강자 반경 10~13cm 범위에 갇혀 있다고 사람들은 구상하고 있습니다. 강자 같은 흰색의 복합입자만이 자유입자로 나타날 수 있습니다. 이 색양자수의 닫힘은 절대적이거나 가까운 것과 같습니다. 사람들은 색을 설명하려는 영폐가 양자색역학에서 성립한다는 논거를 다른 각도에서 제시합니다.

 

일부 논거는 다음과 같은 이미지를 제시합니다. 전자기장의 전력선과 비슷하게 색규범장도 힘줄로 설명할 수 있습니다. 서로 반대되는 두 개의 색하 사이에 힘센 선이 연결됩니다. 양자색역학에서 힘줄은 서로 반대되는 두 전하 사이의 전력선처럼 공간에 분산되지 않고 두 색하의 연결선에 집중돼 하나의 현을 형성합니다. 사람들은 이 상황을 제2종 초전도체 속에 뚫고 들어간 자력선에 비하여, 이때 자력선은 초전도체의 배척을 받아 가는 관을 형성합니다. 두 개의 색하가 현에 비례하는 길이의 에너지를 가지고 있습니다. 간격의 증가가 무궁무진해지면 현이 지닌 에너지도 무궁해집니다. 여기서 앞줄은 끊어져 새로운 반대 전하를 만들 수 있습니다. 각 단 현의 양끝에는 서로 반대되는 한 쌍의 색하가 있습니다. 어떤 상황이든 간에, 두 가지 색을 다 떨어뜨려서는 안 됩니다. 큰 거리까지 떨어져 있습니다. 그래서 이 그림이 뛰어났으며 닫히지 않습니다. 격자 규범 이론을 가지고 있습니다. 격점 규범 이론에서 연속적인 시공간 이불입니다. 이산의 격점으로 대체됩니다. 규범의 장과 그것의 역할을 하는 것입니다. 비밀 장소는 각각 연결에 정의됩니다. 인접한 격자의 선과 격자 자체가 이루는 점렬에 있습니다. 라히터 함수는 이산 격자점에서의 규범 불변성을 만족합니다. 두 격점 사이의 거리가 a가 0이 될 때 격점 규범 이론은 연속 시공간 규범 이론으로 변합니다. 연속 시공간 규범 이론의 점근 자유에 대응하여, 격점 규범 이론에서, 어떤 물리량의 값을 고정시키면 결합 상수 g 종격점 사이의 거리 a가 감소하여 감소합니다. a에서 영시점 규범 이론은 약한 결합으로 전개할 수 있습니다. 이는 연속 이론의 미세 요론입니다.

미요론
a가 클 때 g의 값이 크면 강한 결합으로 전개되어야 합니다. 즉, 전개되는 멱급수입니다. 비교환군 격자점 규범 이론에서 두 색하 사이의 힘줄이 모여 현이 되는 것을 강결합 한계하에서 증명하였으므로, 유색 닫힘이 있습니다. 연속이론적 유색금폐를 증명하기 위해서는 결합이 강에서 약해질 때 색금폐의 성질이 사라지지 않는다는 증명이 필요합니다. 전자계산기에 몬테-카로법을 씁니다. 격자점수가 많지 않은 점렬을 연구한 결과, 한 단락의 중간값에 대한 계산 결과가 색금소 현과 연속이론의 점근자유와 동시에 미세하게 교란될 수 있음을 알 수 있습니다. 전개식이 일치합니다. 이 결과는 연속적인 시공간 규범 이론의 색 닫힘을 지원합니다. 격점규범 이론의 연구는 g가 작아지는 과정에서 색금고를 해제하는 '상변화'를 발견하지 못했습니다. 그렇지만 연속시공간 규범 이론의 색입니다.