Kafes kuantum kromodinamiği

QCD ağ olmayan bir yaklaşımdır pertürbasyon bir kuantum renk uzay-zaman ayrıklaştırma dayanır (QCD). Uzay ve zamandaki noktaların bir ızgarası veya kafesi üzerinde formüle edilmiş bir kafes ayar teorisidir . Ağın boyutunu sonsuza ve ağın ağını sıfıra yönelttiğimizde, QCD'nin sürekliliğini buluruz.

Güçlü kuvvetin oldukça doğrusal olmayan doğası nedeniyle, düşük enerjilerde QCD'ye analitik veya tedirgin edici çözümler bulmak imkansız değilse de zordur . Bunun yerine doğal olarak sürekli bir uzay-zaman ayrı bir uzay-zaman QCD formülasyonu, bir cut-off değerinin için 1 getirmektedir / bir teori, düzenler olan bir ağ gözlü yapıdır. Sonuç olarak, ağ QCD'si matematiksel olarak iyi tanımlanmıştır. Daha da önemlisi, kafes QCD, alan teorisi ile analitik olarak çözülmeyen hapsetme veya kuark-gluon plazma oluşumu gibi pertürbatif olmayan fenomenleri incelemek için bir çerçeve sağlar .

Ağ QCD'sinde, kuarkları temsil eden alanlar köşeler seviyesinde tanımlanır ve ayar alanları (gluonlar) kenarlar seviyesinde tanımlanır. Bu yaklaşım, ağın köşeleri arasındaki boşluk sıfıra yaklaştıkça QCD sürekliliğine yaklaşır. Ağın gözlerinin boyu, azaldığında simülasyonların hesaplama maliyeti önemli ölçüde artırabilir gibi, sonuçlar genellikle ekstrapole edilir bir farklı için tekrar hesaplarla = 0 a hesaplanabilir olmak için yeterince büyük.

Sayısal ağ QCD hesaplamaları, Monte Carlo yöntemlerini kullanır ve hesaplama açısından ağır olabilir ve en güçlü süper bilgisayarların kullanılmasını gerektirir . Hesaplama yükünü azaltmak için, kuark alanları "donmuş", dinamik olmayan değişkenler  olarak ele alınabilir ( söndürülmüş yaklaşım (en) ). Bu yaklaşım, bir kafes üzerinde QCD'nin ilk hesaplamaları sırasında yaygın olarak kullanılmışsa, artık "dinamik" fermiyonları dikkate almak yaygındır. Bu simülasyonlar tipik olarak moleküler dinamiklere veya mikrokanonik topluluk algoritmalarına dayalı algoritmalar kullanır .

Şimdilik, ağ QCD'si, numara işareti  (giriş) problemi hesaplamalara müdahale etmediğinde , çoğunlukla düşük yoğunlukta uygulanabilir . Kafes QCD, sınırlı kuarkların 150 MeV düzeyinde enerjiler için kuark-gluon plazmasında salındığını tahmin ediyor.

Çeşitli deneyler, ağ üzerinde QCD'yi zaten doğrulamıştır. Örneğin, protonun kütlesi teorik olarak% 2'den daha az bir hata ile belirlenmiştir.

Notlar

  1. K. Wilson , "  Confinement of quarks  ", Physical Review D , cilt.  10, n o  8,1974, s.  2445 ( DOI  10.1103 / PhysRevD.10.2445 , Bibcode  1974PhRvD..10.2445W )
  2. A. Bazavov ve diğerleri. , "  İyileştirilmiş kademeli kuarkların 2 + 1 çeşnili pertürbatif olmayan QCD simülasyonları  ", Reviews of Modern Physics , cilt.  82, n o  22010, s.  1349–1417 ( DOI  10.1103 / RevModPhys.82.1349 , Bibcode  2010RvMP ... 82.1349B , arXiv  0903.3598 )
  3. David Callaway ve Aneesur Rahman, "  Mikrokanonik Topluluk Formülasyonu Kafes Ölçer Teorisi  ", Physical Review Letters , cilt.  49, n o  9,1982, s.  613–616 ( DOI  10.1103 / PhysRevLett.49.613 , Bibcode  1982PhRvL..49..613C )
  4. David Callaway ve Aneesur Rahman, "Mikrokanonik  toplulukta Kafes ayar teorisi  ", Physical Review , cilt.  D28, n o  6,1983, s.  1506–1514 ( DOI  10.1103 / PhysRevD.28.1506 , Bibcode  1983PhRvD..28.1506C )
  5. P. Petreczky, "  Sıfır olmayan sıcaklıkta Kafes QCD  ", J.Phys. G , cilt.  39,2012, s.  093002 ( DOI  10.1088 / 0954-3899 / 39/9/093002 , Bibcode  2012JPhG ... 39i3002P , arXiv  1203.5320 )
  6. S. Dürr, Z. Fodor, J. Frison ve diğerleri. , "  Ab Initio Işık Hadron Kütlelerinin Belirlenmesi  ", Science , cilt.  322, n o  5905,2008, s.  1224–7 ( PMID  19023076 , DOI  10.1126 / science.1163233 , Bibcode  2008Sci ... 322.1224D , arXiv  0906.3599 )