جهد كورنيل

في فيزياء الجسيمات ، يُعدّ جهد كورنيل طريقة فعّالة لتفسير حصر الكواركات في الديناميكا اللونية الكمومية (QCD). وقد طُوّر هذا الجهد على يد إستيا ج . إيشتن ، وكورت جوتفريد ، وتويتشيرو كينوشيتا ، وجون كوجوت ، وكينيث لين ، وتونغ -مو يان في جامعة كورنيل ^{[ 1 ] [ 2 ]} في سبعينيات القرن الماضي، وذلك لشرح كتل حالات الكواركونيوم وتفسير العلاقة بين كتلة الهادرون وعزمه الزاوي ( ما يُعرف بمسارات ريجي ). ويأخذ الجهد الشكل التالي: ^{[ 3 ]}

${\displaystyle V(r)=-{\frac {4}{3}}{\frac {\alpha _{s}}{\;r\;}}+\sigma \,r+{\text{constant}}}$

أين${\displaystyle r}$يمثل نصف القطر الفعال لحالة الكواركونيوم،${\displaystyle \alpha _{s}}$هل اقتران QCD الجاري ؟${\displaystyle \sigma }$يمثل شد وتر QCD وهو ثابت من${\displaystyle \simeq 0.18GeV^{2}}$^{[ 4 ]} في البداية ،${\displaystyle \alpha _{s}}$و${\displaystyle \sigma }$كانت مجرد معلمات تجريبية، ولكن مع تطور نظرية الكروموديناميكا الكمية، يمكن الآن حسابها باستخدام نظرية الكروموديناميكا الكمية الاضطرابية ونظرية الكروموديناميكا الكمية الشبكية ، على التوالي.

يتكون هذا الاحتمال من جزأين. الأول،${\displaystyle -{\frac {4}{3}}{\frac {\alpha _{s}}{\;r\;}}}$يهيمنون على مسافات قصيرة، عادةً لـ${\displaystyle r<0.1}$[ ^{3 ]} ينشأ هذا من تبادل غلوون واحد بين الكوارك ومضاد الكوارك الخاص به، ويُعرف باسم الجزء الكولومبي من الجهد، لأنه له نفس شكل الجهد الكولومبي المعروف ^.${\displaystyle \;{\frac {\alpha }{\;r\;}}\;}$الناتج عن القوة الكهرومغناطيسية (حيث${\displaystyle \alpha }$( ثابت الاقتران الكهرومغناطيسي ).

العامل${\displaystyle {\frac {4}{3}}}$في الديناميكا اللونية الكمومية، ينشأ هذا العامل من حقيقة أن الكواركات تمتلك أنواعًا مختلفة من الشحنات ( الألوان )، ويرتبط بانبعاث الغلوونات من الكوارك. ويُطلق على هذا العامل تحديدًا اسم عامل اللون أو عامل كازيمير .${\displaystyle C_{F}\equiv {\frac {N_{c}^{2}-1}{2N_{c}}}={\frac {4}{3}}}$، أين${\displaystyle N_{c}=3}$هو عدد شحنات اللون.

قيمة${\displaystyle \alpha _{s}}$يعتمد على نصف قطر الهادرون المدروس. تتراوح قيمته من 0.19 إلى 0.4. ^{[ 4 ]} ولتحديد دقيق لجهد المسافة القصيرة، يتم تطبيق معادلة${\displaystyle \alpha _{s}}$يجب أخذ ذلك في الاعتبار، مما ينتج عنه تبعية بعيدة${\displaystyle \alpha _{s}(r)}$. خاصة،${\displaystyle \alpha _{s}}$يجب حسابها في ما يسمى مخطط إعادة التطبيع المحتمل (يشار إليه أيضًا باسم مخطط V)، وبما أن حسابات نظرية المجال الكمومي عادة ما تتم في فضاء الزخم ، يتم تحويلها إلى فضاء الموضع باستخدام تحويل فورييه . ^{[ 4 ]}

الحد الثاني من الجهد،${\displaystyle \sigma \,r}$، هو مصطلح الحصر الخطي ودمج تأثيرات QCD غير المضطربة التي تؤدي إلى حصر اللون.${\displaystyle \sigma }$يُفسَّر هذا على أنه توتر سلسلة QCD التي تتشكل عندما تنهار خطوط المجال الغلووني في أنبوب تدفق . وقيمته هي${\displaystyle \sigma \sim 0.18}$GeV${\displaystyle ^{2}}$[ ^{4 ]​}${\displaystyle \sigma }$يتحكم في نقاط التقاطع وميول مسارات ريجي الخطية .

يُعدّ جهد كورنيل الأنسب لحالة الكواركات الساكنة (أو الكواركات الثقيلة جدًا ذات الحركة غير النسبية )، على الرغم من وجود تحسينات نسبية للجهد باستخدام حدود تعتمد على السرعة. ^{[ 3 ]} وبالمثل، تم توسيع الجهد ليشمل حدودًا تعتمد على اللف المغزلي . ^{[ 3 ]}

يتمثل أحد اختبارات صحة المناهج التي تسعى إلى تفسير حصر اللون في أنها يجب أن تنتج، في حالة كون حركات الكوارك غير نسبية، جهدًا يتفق مع جهد كورنيل.

من الإنجازات المهمة لنظرية الكروموديناميكا الكمية الشبكية القدرة على حساب جهد الكوارك-الكوارك المضاد الساكن من المبادئ الأولى، مع نتائج تؤكد جهد كورنيل التجريبي. ^{[ 5 ]}

تؤدي مقاربات أخرى لمشكلة الحصر أيضًا إلى جهد كورنيل، بما في ذلك نموذج الموصل الفائق المزدوج ، ونموذج هيغز الأبلي ، ونماذج الدوامة المركزية . ^{[ 3 ] [ 6 ]}

في الآونة الأخيرة، نجحت الحسابات القائمة على تناظر AdS/CFT في إعادة إنتاج جهد كورنيل باستخدام تناظر AdS/QCD ^{[ 7 ] [ 8 ]} أو التصوير المجسم للجبهة الضوئية . ^{[ 9 ]}

• حصر الألوان
• فراغ QCD