طاقة الربط في الديناميكا اللونية الكمومية

طاقة الربط في الديناميكا اللونية الكمومية ( طاقة الربط في الديناميكا اللونية الكمومية )، أو طاقة ربط الغلوونات ، أو طاقة الربط الكروموديناميكي، هي الطاقة التي تربط الكواركات معًا لتكوين الهادرونات . وهي طاقة مجال القوة النووية القوية ، التي تتوسطها الغلوونات . وتساهم طاقة الحركة وطاقة التفاعل بمعظم كتلة الهادرون. ^{[ 1 ]}

تُشكّل طاقة الربط الكمومي الكروموديناميكي (QCD) الجزء الأكبر من كتلة الهادرونات، وذلك من خلال تكافؤ الكتلة والطاقة . وترتبط هذه الظاهرة بكسر التناظر الكيرالي . أما في حالة النيوكليونات - البروتونات والنيوترونات - فتُشكّل طاقة الربط الكمومي الكروموديناميكي حوالي 99% من كتلة النيوكليون.

تساهم الطاقة الحركية لمكونات الهادرون، التي تتحرك بسرعة تقارب سرعة الضوء ، بشكل كبير في كتلة الهادرون؛ ^{[ 1 ]} وإلا فإن معظم الباقي هو طاقة ربط QCD الفعلية، والتي تظهر بطريقة معقدة من الحدود الشبيهة بالجهد في لاغرانجيان QCD .

بالنسبة للبروتونات، فإن مجموع كتل السكون للكواركات الثلاثة التكافؤية ( كواركان علويان وكوارك سفلي واحد ) يساوي تقريبًا تبلغ طاقة البروتون 9.4 ميغا إلكترون ^فولت / ثانية² ، بينما تبلغ كتلته الإجمالية حوالي938.3 ميغا إلكترون ^فولت  / ثانية² . في النموذج القياسي، يمكن عزو "كتلة تيار الكواركات" هذه اسميًا إلى تفاعل هيغز . بالنسبة للنيوترونات، فإن مجموع كتل السكون للكواركات الثلاثة التكافؤية (كواركان سفليان وكوارك علوي واحد) يساوي تقريبًاتبلغ طاقة النيوترون 11.9 ميغا إلكترون ^فولت  / ثانية² ، بينما تبلغ الكتلة الإجمالية للنيوترون حوالي939.6  MeV/ c ^2. بالنظر إلى أن كتلة الذرة بأكملها تقريبًا تتركز في النيوكليونات، فهذا يعني أن حوالي 99٪ من كتلة المادة اليومية ( المادة الباريونية ) هي في الواقع طاقة ربط كروموديناميكية.

على الرغم من أن الغلوونات عديمة الكتلة ، إلا أنها تمتلك طاقة - طاقة الربط الكروموديناميكية. وبهذا، فهي تشبه الفوتونات ، وهي أيضًا جسيمات عديمة الكتلة تحمل طاقة - طاقة الفوتون . لا يمكن قياس كمية الطاقة لكل غلوون منفرد، أو "طاقة الغلوون"، بشكل مباشر، على الرغم من إمكانية استنتاج توزيعها من تجارب التشتت غير المرن العميق (DIS) (انظر المرجع [4] لمقدمة قديمة ولكنها لا تزال صالحة). على عكس طاقة الفوتون، القابلة للقياس الكمي، والموصوفة بعلاقة بلانك-أينشتاين ، والتي تعتمد على متغير واحد ( تردد الفوتون )، لا توجد صيغة بسيطة لكمية الطاقة التي يحملها كل غلوون. في حين أنه يمكن ملاحظة تأثيرات فوتون واحد، لم تتم ملاحظة الغلوونات المنفردة خارج الهادرون. يتكون الهادرون في مجمله ^{[ 2 ]} من الغلوونات، وكواركات التكافؤ، وكواركات البحر ، وجسيمات افتراضية أخرى .

يمكن استنتاج محتوى الغلوونات في الهادرون من قياسات التشتت غير المرن العميق. ومع ذلك، لا تُمثل طاقة الربط الكمومية اللونية (QCD) طاقة تفاعل الغلوونات بالكامل، بل يأتي جزء منها من الطاقة الحركية لمكونات الهادرون. ^{[ 3 ]} حاليًا، يُمكن تقدير إجمالي طاقة الربط الكمومية اللونية لكل هادرون من خلال الجمع بين العوامل المذكورة. في المستقبل، ستُكمّل الدراسات التي تُجرى على بلازما الكواركات والغلوونات دراسات التشتت غير المرن العميق بشكل أفضل، وستُحسّن فهمنا للوضع.

• غلوون
• كوارك
• الكوارك الحالي والكوارك المكون
• هادرون
• قوة قوية
• الديناميكا اللونية الكمومية
• كسر التناظر الكيرالي
• طاقة الفوتون
• الكتلة الثابتة والكتلة النسبية
• طاقة الربط

° هالزن، فرانسيس ومارتن، جون، "الكواركات واللبتونات: دورة تمهيدية في فيزياء الجسيمات الحديثة"، جون وايلي وأولاده (1984).