Кіріспе
Кванттық өріс теориясында асимптотикалық еркіндік – энергия деңгейі жоғарылаған сайын және сәйкес ұзындық төмендегенде бөлшектер арасындағы өзара әрекеттесудің асимптотикалық түрде әлсіреуіне себеп болатын кейбір өлшеу теорияларының қасиеті. (Балама ретінде, және мүмкін керісінше, S-матрицасын қолданғанда, асимптотикалық еркіндік алыс өткенде немесе алыс болашақтағы еркін бөлшектердің күйлерін білдіреді.) Асимптотикалық еркіндік – кванттық хромодинамиканың (КХД) ерекшелігі, ол ядролық материяның құрамдық бөліктері – кварктар мен глюондар арасындағы күшті өзара әрекеттесудің кванттық өріс теориясы. Кварктар жоғары энергияда әлсіз өзара әрекеттеседі, бұл теориялық есептеулерге мүмкіндік береді. Төмен энергияда өзара әрекеттесу күшейеді, нәтижесінде кварктар мен глюондар құрама адрондардың ішінде тұрақтанады. КХД-ның асимптотикалық еркіндігін 1973 жылы Дэвид Гросс пен Фрэнк Вильчек, сондай-ақ сол жылы Дэвид Полицер дербес түрде ашты. Осы еңбегі үшін үшеуі де 2004 жылы физика саласындағы Нобель сыйлығымен марапатталды.
In quantum field theory, asymptotic freedom is a property of some gauge theories that causes interactions between particles to become asymptotically weaker as the energy scale increases and the corresponding length scale decreases. (Alternatively, and perhaps contrarily, in applying an S matrix, asymptotically free refers to free particles states in the distant past or the distant future.) Asymptotic freedom is a feature of quantum chromodynamics (QCD), the quantum field theory of the strong interaction between quarks and gluons, the fundamental constituents of nuclear matter. Quarks interact weakly at high energies, allowing perturbative calculations. At low energies, the interaction becomes strong, leading to the confinement of quarks and gluons within composite hadrons. The asymptotic freedom of QCD was discovered in 1973 by David Gross and Frank Wilczek,
and independently by David Politzer in the same year. For this work all three shared the 2004 Nobel Prize in Physics.
Ашылу
ККД-дағы асимптотикалық еркіндік 1973 жылы Дэвид Гросс пен Фрэнк Вильчек, ал Янг-Миллс теориясы 1969 жылы Иосиф Хриплович және 1972 жылы Жерард 'т Хоофт ашқан, бірақ оның физикалық маңызы Гросс, Вильчек және Политцердің жұмысымен ғана толыққанды түсінілді, бұл жұмыс 2004 жылғы физика бойынша Нобель сыйлығымен марапатталды. Бұл жаңалық кванттық өріс теориясын "қайта жаңғыртуға" септігін қосты. Асимптотикалық еркін теориялар қысқа қашықтықтарда әлсірейді, Ландау полюсі болмайды және бұл кванттық өріс теориялары кез келген масштабта толыққанды үйлесімді деп саналады. Стандартты модельдегі электроәлсіз теория асимптотикалық түрде еркін емес. Сондықтан, Стандартты модельде Ландау полюсі бар. Ландау полюсі Хиггс бозоны қарастырылғанда мәселе тудырады. Кванттық тривиалдықты Хиггс бозоны массасы сияқты параметрлерді шектеу немесе болжау үшін пайдалануға болады. Бұл асимптотикалық қауіпсіздік сценарийлерінде болжамды Хиггс массасына алып келеді. Басқа сценарийлерде өзара әрекеттесулер нашарлайды, сондықтан кез келген сәйкессіздік Планк ұзындығынан кем қашықтықта туындайды.
Скрининг және антискриннинг
Масштабтың өзгеруі кезінде физикалық байланыс тұрақтысының өзгеруін тиісті зарядты тасымалдайтын виртуалды бөлшектерге өрістің әсерінен туындайтын құбылыс ретінде сапалы түрде түсінуге болады. QED-нің Ландау полюсінің мінез-құлқы (кванттық тривиалдыққа байланысты) вакуумдағы виртуалды зарядталған бөлшек-антибөлшек жұптарының, мысалы электрон-позитрон жұптарының, қоршау (скрининг) әсерінің салдары болып табылады. Зарядтың жанында вакуум поляризацияланады: қарама-қарсы зарядталған виртуалды бөлшектер зарядқа тартылады, ал бірдей зарядталған виртуалды бөлшектер тебіледі. Нәтижесінде, кез келген шекті қашықтықта өріс ішінара бекітіледі (көтеріледі). Орталық зарядқа жақындаған сайын, вакуумның әсері азаяды және тиімді заряд артады. QCD-де де осыған ұқсас құбылыс байқалады, виртуалды кварк-антикварк жұптары түсті зарядты қоршайды (скринингтейді). Алайда, QCD-де қосымша ерекшелік бар: оның күшті тасымалдаушы бөлшектері – глюондар – өзіндік түсті зарядты және басқаша сипатта тасымалдайды. Әрбір глюон түсті зарядты және антитүсті магниттік моментті камтиды. Вакуумдағы виртуалды глюондардың поляризациясының жалпы әсері – өрісті қоршау (скрининг) емес, керісінше, күшейту және оның түсін өзгерту. Бұл кейде кері қоршау (антискрининг) деп аталады. Кваркқа жақындағанда, айналасындағы виртуалды глюондардың кері қоршау (антискрининг) әсері азаяды, сондықтан бұл әсердің үлесі қашықтық азайған сайын тиімді зарядты әлсіретуге бағытталған болады. Виртуалды кварктар мен виртуалды глюондар қарама-қарсы әсер ететіндіктен, қай әсер жеңіске жетеді, ол кварктың түрлерінің немесе «дәмі»нің санына байланысты. Стандартты үш түсті QCD үшін, егер кварқтың 16-дан аспайтын «дәмі» болса (антикварктарды бөлек есептемегенде), кері қоршау (антискрининг) басым болады және теория асимптотикалық түрде еркін болады. Шындығында, қазіргі таңдағыда 6 ғана кварк «дәмі» белгілі.