Asymptotische vrijheid

Asymptotische vrijheid is de eigenschap van sommige ijktheorieën waarmee men kan aantonen dat de kracht tussen de deeltjes, zoals quarks, bij kleine afstanden willekeurig zwak wordt, oftewel afstanden die asymptotisch naar nul convergeren.

Gluonen zijn bosonen die binnen hadronen de sterke kleurlading overdragen en een eigenschap zijn van de kracht tussen quarks onderling. De kracht tussen quarks neemt toe naarmate quarks zich van elkaar verwijderen. Hoe verder quarks zich van elkaar af bevinden, wordt de kracht sterker en worden er meer gluonen uitgewisseld. Dit verschijnsel wordt confinement genoemd en is er de reden voor dat quarks nooit een hadron uit kunnen. Het minimale aantal gluonen wordt uitgewisseld wanneer drie quarks met een verschillende kleur of twee quarks in een quark-antiquarkpaar dicht bij elkaar zitten. De kracht ertussen is dan minimaal. Deze eigenschap wordt asymptotische vrijheid genoemd, wat betekent dat quarks zich op kleine afstanden van elkaar als vrije deeltjes gedragen.

Het feit dat asymptotische vrijheid een eigenschap is van kwantumchromodynamica, werd in 1973 ontdekt door David Gross en Frank Wilczek en door David Politzer. Het betekent dat quarks binnen nucleonen in feite als vrije deeltjes bewegen zonder dat zij onderling een kracht op elkaar uitoefenen. Natuurkundigen kunnen hierdoor de botsingsdoorsnede van verschillende gebeurtenissen in de deeltjesfysica betrouwbaar berekenen. Hoewel deze drie onderzoekers de eersten waren die het natuurkundige belang ervan begrepen in relatie tot de sterke kernkracht had Iosif Khriplovic al in 1969 asymptotische vrijheid ontdekt. Hij rekende daarbij in de groepentheorie met , terwijl Gerard 't Hooft het effect in 1972 ook had waargenomen maar niet gepubliceerd. Voor deze ontdekking ontvingen Gross, Wilczek en Politzer in 2004 de Nobelprijs voor de Natuurkunde.

Literatuur

Dit artikel is uitgegeven door Wikipedia. De tekst is beschikbaar onder Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0, tenzij anders vermeld. Voor de mediabestanden kunnen aanvullende voorwaarden gelden.