Modelo de superconductor dual

En la teoría de la cromodinámica cuántica , los modelos de superconductores duales intentan explicar el confinamiento de los quarks en términos de una teoría dual electromagnética de la superconductividad .

En una teoría dual electromagnética, los roles de los campos eléctricos y magnéticos se intercambian. La teoría BCS de la superconductividad explica la superconductividad como el resultado de la condensación de cargas eléctricas en pares de Cooper . En un superconductor dual, se produce un efecto análogo mediante la condensación de cargas magnéticas (también llamadas monopolos magnéticos ). En la teoría electromagnética ordinaria, no se ha demostrado la existencia de monopolos. Sin embargo, en la cromodinámica cuántica —la teoría de la carga de color que explica la interacción fuerte entre quarks— las cargas de color pueden considerarse análogas (no abelianas) de las cargas eléctricas, y se sabe que existen monopolos magnéticos correspondientes. Los modelos de superconductores duales postulan que la condensación de estos monopolos magnéticos en un estado superconductor explica el confinamiento de color: el fenómeno por el cual solo se observan estados ligados de color neutro a bajas energías.

Cualitativamente, el confinamiento en los modelos de superconductores duales puede entenderse como el resultado del dual del efecto Meissner . El efecto Meissner establece que un metal superconductor intentará expulsar las líneas de campo magnético de su interior. Si se fuerza un campo magnético a atravesar el superconductor, las líneas de campo se comprimen en "tubos" de flujo magnético conocidos como fluxones . En un superconductor dual, los roles de los campos magnético y eléctrico se intercambian y el efecto Meissner intenta expulsar las líneas de campo eléctrico. Los quarks y antiquarks poseen cargas de color opuestas, y para un par quark-antiquark, las líneas de campo "eléctrico" van del quark al antiquark. Si el par quark-antiquark se encuentra inmerso en un superconductor dual, las líneas de campo eléctrico se comprimen en un tubo de flujo. La energía asociada al tubo es proporcional a su longitud, y la energía potencial del quark-antiquark es proporcional a su separación. La energía potencial de los objetos coloreados se vuelve infinita en el límite de una gran separación, si todo lo demás permanece constante. Sin embargo, en realidad, cuando alcanza un valor lo suficientemente grande como para formar un nuevo par quark-antiquark a partir del vacío, estos dividen el tubo de flujo y se unen al antiquark y quark originales. Por lo tanto, un quark-antiquark siempre se unirá independientemente de su separación, lo que explica por qué nunca se encuentran quarks libres.

Los superconductores duales se describen mediante (una dual de) el modelo de Landau-Ginzburg , que es equivalente al modelo de Higgs abeliano . Las condiciones de contorno del modelo de bolsa del MIT para los campos de gluones son las del superconductor de doble color.

El modelo de superconductor dual se basa en varias observaciones de cálculos que utilizan la teoría de gauge en la red . Sin embargo, el modelo también tiene algunas limitaciones. En particular, aunque confina los quarks coloreados, no logra confinar el color de algunos gluones , lo que permite la existencia de estados ligados coloreados a energías observables en colisionadores de partículas .

• Ripka, Georges (2004). Modelos de superconductores duales de confinamiento de color . Notas de clase en física. Vol.  639. Springer. ISBN 978-3-540-20718-4.

• Vacío QCD
• Calibre abeliano máximo