positronium hat geschrieben:tomS hat geschrieben:was ist an der QCD so seltsam?
Verschiedenes. Zu allererst, dass die Kraft mit steigender Entfernung stärker wird. Da scheint doch irgend etwas auf dem Kopf zu stehen. Warum sollte etwas, ein Gluon oder ganz gleich wie man den Effekt noch anders beschreibt könnte, das Strecke und Zeit zurück gelegt hat, sich oder sein Feld verdünnen konnte, immer stärker werden. Das erscheint mir widersinnig.
Tom hat dazu ja schon das wichtigste geschrieben und ich ich muss ihm da vollkomen recht geben. das widersinnige ist in der tat nur ungewohnt, aber auch in unserer klassischen welt kennt man das phänomen mit grösserer werdenden abständen und stärker werdenden kräften wie bei der feder oder gummiband. die frage ist jetzt nur, warum sich ein gluonen feld so verhält?
klar es kommt aus den gleichungen raus, aber ich versuchs dennoch mal eine anschauliche erklärung, auch wenn die natürlich arg hinken mag.
Zunächst mal, warum ns dieses Verhalten ungewohnt erscheint. Das liegt wiederum nur an unserem Gehirn, dass sich in unserer mesoskopischen Welt entwickelt hat. Und welcher Felder sind langreichweitig und wirken in der dieser Welt: Gravitation und Elektromagnetismus. Und beide Felder nehmen mit zunehender Entfernung ab (Der Begriff Feld ist selbst ers wenige 100 Jahre alt, dieser Begriff schien den Leuten damals ebenso als widersinnig, mal ganz nebenbei), Betrachten wir mal den Elektromagnismus, da haben wir ja eine QFT. Die Quanten sind die Photonen, und Photonen selbst haben keine elektrische Ladung, sie wechselwirkungen nicht untereinader (in höheren Ordnungen Störungstheorie schon über virtuelle fermion-loops, aber der beitrag ist hier vernachlässigbar). Das heisst es gibt nichts was sie sozusagen festhalten kann, deshalb verdünnt sich das Feld immer weiter, je weiter ich ladungsträger auseinanderziehe. Man malt das immer gerne durch weiteren Abstand der Feldlinien was die abnehmende Dichte symbolisiert.
Bei den Gluonen ist es anders, sie tragen selbst Ladungen, das heisst sie wechelwirken nicht nur mit den farbladung tragenden quarks, nein sie kuscheln auch untereinander. man könnte das im feldlinienbild vielleicht vereinfacht so malen, dass man die fellinien von quark zu quark hat wie beim elektrischen, aber die feldlinen von quark zu quark sind auch untereinander durch stege verbunden, was die wechselwirkung der glonen untereinander kennzeichnen soll. jetzt ziehen wir die quarks auseinander. was passiert, da die Gluonen sich einander durch die Stege "festhalten" können sich die die Feldlinien nicht immer weiter verdünnen, sie bleiben zusammen geheft über die stege. und wie sieht dass dann aus wenn ich die quarks immer weiter voneinander entferne ?, genau wie ein schlauch, der unter zunehmender spannung steht, das gummiband. und irgendwann wenn die feldenergie 2 quarkmassen überschreitet is es energetisch "billiger" , die energie in die ein neues quark-antiquark-paar zu stecken, als noch mehr ins feld. das band zereisst mit einem neuem quark antiquark paar.
aber das unterscheidet sich ja auch nicht so sehr, von dem bild was du unten beschrieben hast, eher einfacher
positronium hat geschrieben:
Natürlich lässt sich eine solche Erscheinung erklären, wenn man auf die steigende Kraftwirkung zurück greift und die in den Feldbündeln entstehenden Teilchen bei der Trennung der Teilchen immer richtig einordnet - das ist gut vorstellebar, aber: Darin sehe ich keinen Zwang, dass die zusammengesetzten Teilchen immer nach aussen neutral sein müssen, nur eine Wahrscheinlichkeit.
Bleibt die frage, warum immer quark-antiquark paar. warum nicht aufreißen mit "offenem farbende".
Die Antwort, dass ein farbsingulett also keine freie farbladung
geben kann, hast du in gewisser weise selber gegeben:
positronium hat geschrieben:
Weiter geht es bei der Ladung der Austauschteilchen. Quarks sind geladen, sie schicken geladene Gluonen los, diese schicken ihrerseits Gluonen los. Daraus kann man sich schön bildlich diese Feldstränge vorstellen. Aber man spinne den Gedanken weiter: Auch letztere Gluonen senden Gluonen aus und diese wiederum... man landet bei einer, wie ich denke, ganz scheusslichen Rekursion.
eine offene farbladung würde sich über den diesen prozess selbst verstärken und der energiegehalt sich immer weiter erhöhen bis das gesamte universum unendlich farbgeladen ist und ich undendlich viel energie aus dem nichts generiert habe. Nun, das ist offenbar nicht der Fall und ist wohl auch ein bisschen schlecht mit der energieerhaltung verträglich. ergo Farbsingulett, keine freien Farbladungen.
positronium hat geschrieben:
Die QCD ist, wenn sie nicht durch etwas einfacheres ersetzt werden kann, und soweit ich diese jetzt zu kennen glaube, für den menschlichen Geist problematisch einzuordnen. Mag sein, dass das mathematisch nicht so ist. Jedenfalls erscheinen mir die anderen Kräfte, quantenmechanische Erscheinungen und auch Folgen der ART noch einleuchtender und näher an unserer Erfahrungswelt. Vielleicht kommt das aber auch nur von meinen Wissenslücken.
hier muss ich tom recht geben. Die Grundstruktur der QCD ist einfach und schön. vor allemdingen wenn man das mit der elektroschwachen theorie vergleicht. dort hast du SU(2)xU(1) nochmal in links und rechtshändig unterteilt wegen diese doofen neutrinos, dazu noch ne ätzende symmetriebrechung um den w,z vektorbosonen ne masse zu geben und den photonen aber nicht, was wiederum das ominöse higgs erzwingt was man nach 60 jahren nun endlich vielleicht findet. also DAS ist unschön.
wenn du jetzt die qcd nimmst: eine einfach und reine SU(3) symmetriegruppe, kein "nein ich will mich nur linksrum drehen und du dich nur rechtsrum drehen"-gehabe, keine symmetriebrechungen, da Gluonen alle massefrei sind und nicht 5 oder 6 der nen dicken Wanst durch die raumzeit schieben und die anderen nicht. Nein, eine einfach und saubere algebraische struktur, klar wie ein reiner diamant.
Und die komplexheit der eigenschaften der QCD erwächst gerade aus dieser einfachen Struktur, im wesentlichen aus der Nicht-Abelschheit (nicht wie beim elektromagnetismus mit seiner abelschen U(1)). Aus dieser Nichtabelschheit und der gleichzeitigen Forderung der Invarianz unter lokalen symmetrietransformationen mit der SU(3) erwachsen die selbst-ladungstragenden und selbst wechselwirkenden Gluonen ganz automatisch und mit ihnen die ganzen unserem alltagsdenken angepassten hirn schwer zugänglichen Folgen.
Sie ist also auf der einen Seite kompliziert. Auf der anderen Seite bewegt man sich auf Ebene der Quarks schon auf einem so kleinen Massstab, dass (ich zitiere hier 'mal sinngemäss einen Physiker aus einer Fernsehsendung) dort kaum noch etwas wesentlich kleineres zu erwarten ist. Man hat also durch die QCD auf einem vermutlich schon fast fundamentalem Niveau etwas kompliziertes gefunden. Im Gegensatz dazu würde man doch eher einfacheres erwarten.