مكثف الكوارك العلوي

في فيزياء الجسيمات ، تُعدّ نظرية تكثيف الكوارك العلوي (أو تكثيف الكوارك العلوي ) بديلاً لحقل هيغز الأساسي في النموذج القياسي ، حيث يُمثّل بوزون هيغز حقلاً مُركّباً من الكوارك العلوي ومضاده . وترتبط أزواج الكوارك العلوي ومضاده بقوة جديدة تُسمى " لون الكوارك العلوي" ، وهي مُشابهة لارتباط أزواج كوبر في الموصلات الفائقة من نوع BCS ، أو ارتباط الميزونات في التفاعلات القوية. يتميز الكوارك العلوي بكتلته الكبيرة، حيث تبلغ كتلته المقاسة حوالي 174 جيجا إلكترون فولت (وهي كتلة مُقاربة لمقياس التفاعل الكهروضعيف )، وبالتالي فإن اقتران يوكاوا الخاص به من رتبة الواحد، مما يُشير إلى إمكانية وجود ديناميكيات اقتران قوية عند مستويات طاقة عالية. يُحاول هذا النموذج تفسير كيفية توافق مقياس التفاعل الكهروضعيف مع كتلة الكوارك العلوي. 

تم وصف الفكرة بواسطة يويتشيرو نامبو ، ثم قام بتطويرها ميرانسكي، تاناباشي، وياماواكي (1989) ^{[ 1 ] [ 2 ]} وويليام أ. باردين ، كريستوفر ت. هيل ، ومانفريد ليندنر (1990)، ^{[ 3 ]} الذين ربطوا النظرية بمجموعة إعادة التطبيع ، وحسنوا تنبؤاتها.

تكشف مجموعة إعادة التطبيع أن تكثيف الكوارك العلوي يعتمد أساسًا على النقطة الثابتة في نطاق الأشعة تحت الحمراء لتفاعل اقتران هيغز-يوكاوا للكوارك العلوي، والتي اقترحها بندلتون وروس (1981) ^{[ 4 ]} وهيل. ^{[ 5 ]} تنبأت النقطة الثابتة "في نطاق الأشعة تحت الحمراء" في الأصل بأن الكوارك العلوي سيكون ثقيلًا، على عكس الرأي السائد في أوائل ثمانينيات القرن العشرين. وبالفعل، تم اكتشاف الكوارك العلوي في عام 1995 بكتلة كبيرة تبلغ 174  جيجا إلكترون فولت. تشير النقطة الثابتة في نطاق الأشعة تحت الحمراء إلى أنه مقترن بقوة ببوزون هيغز عند طاقات عالية جدًا، وهو ما يتوافق مع قطب لاندو لتفاعل اقتران هيغز-يوكاوا. عند هذا النطاق العالي، يتشكل هيغز في حالة مقيدة، وفي نطاق الأشعة تحت الحمراء، يسترخي التفاعل إلى قيمته المقاسة التي تقارب الواحد بواسطة مجموعة إعادة التطبيع . تبلغ قيمة التنبؤ لنقطة الثبات لمجموعة إعادة التطبيع في النموذج القياسي حوالي 220  جيجا إلكترون فولت، بينما تقل كتلة الكوارك العلوي المرصودة بنحو 20% عن هذا التنبؤ. وقد استُبعدت أبسط نماذج تكثيف الكوارك العلوي باكتشاف بوزون هيغز في مصادم الهادرونات الكبير  عند مقياس كتلة يبلغ 125 جيجا إلكترون فولت. مع ذلك، يمكن أن تتوافق النسخ الموسعة من النظرية، التي تُدخل المزيد من الجسيمات، مع كتل الكوارك العلوي وبوزون هيغز المرصودة.

ينشأ بوزون هيغز المركب "بشكل طبيعي" في نماذج توب كولور ، وهي امتدادات للنموذج القياسي باستخدام قوة افتراضية مماثلة للديناميكا اللونية الكمومية . ولكي يكون هذا الفرض "طبيعيًا"، أي دون الحاجة إلى ضبط دقيق مفرط (أي لتثبيت كتلة هيغز من التصحيحات الإشعاعية الكبيرة)، فإنه يتطلب وجود فيزياء جديدة عند مستوى طاقة منخفض نسبيًا.  فعلى سبيل المثال، عند وضع فيزياء جديدة عند 10 تيرا إلكترون فولت، يتوقع النموذج أن يكون الكوارك العلوي أثقل بكثير مما هو مرصود (حوالي 600  جيجا إلكترون فولت مقابل 171  جيجا إلكترون فولت). وتتجاوز نماذج توب سيسو ، المبنية أيضًا على توب كولور ، هذه الصعوبة.

توقع نموذج التكثيف العلوي الأدنى الأصلي أن تكون كتلة بوزون براوت-إنجليرت-هيغز ضعف القيمة المرصودة البالغة 125  جيجا إلكترون فولت تقريبًا. ومع ذلك، فقد استند هذا النموذج إلى نموذج نامبو-جونا-لاسينيو، الذي يفتقر إلى دالة موجية داخلية.${\displaystyle \ \phi (r)~.}$يصبح هذا التأثير كبيرًا عندما يقترب ثابت الاقتران من قيمته الحرجة، ويجب تضمينه. وقد أعاد هيل مؤخرًا صياغة نموذج NJL  باستخدام "الحقول ثنائية الموضع" و topcolor ، والذي يتضمن${\displaystyle \ \phi (r)\ ,}$وحصلت على توافق ممتاز مع القيم التجريبية لكتلة الكوارك العلوي وكتلة بوزون هيغز (أو ما يعادلها، اقتران النموذج القياسي الرباعي).${\displaystyle \ \lambda \ }$). لا تتطلب النظرية سوى القليل من الضبط الدقيق وتتنبأ بوجود بوزونات قياس جديدة ("كولورونات") بمقياس كتلة يتراوح بين 5 و7  تيرا إلكترون فولت، والتي من المحتمل أن تكون متاحة لمصادم الهادرونات الكبير في سيرن . ^{[ 6 ]} 

• تكثيف بوز-أينشتاين
• مكثف الفرميون
• مشكلة التسلسل الهرمي
• تكنيكولور (فيزياء)