5.9 Familia de cuarcuri

Acasă ／ Capitolul 5: Particule microscopice (V5.05)

Rezumat într-o propoziție:
În reprezentarea intuitivă a Teoriei Filamentelor de Energie (EFT), un cuarc nu este un „punct”, ci o unitate deschisă: un nucleu microscopic de filament împreună cu un canal de culoare extern, care trebuie cuplat la altele pentru a închide bilanțul energetic global. Prin urmare, doar combinațiile fără culoare sunt stabile pe termen lung, iar un cuarc izolat nu poate fi separat la scară macroscopică. În continuare folosim exclusiv denumirea Teoria Filamentelor de Energie.

I. Imaginea fizică minimă: nucleu de filament + canal de culoare (trei culori = trei canale interschimbabile)

• Nucleu de filament:
  Un nod foarte scurt și strâns al unui filament de energie în „marea energiei”. El stabilește baza pentru chiralitate, contribuie la spin și la costul de autosusținere (inerție efectivă). Diferențele de „aromă” (up, down, strange, charm, bottom, top) pot fi înțelese ca diferențe de ordin al înfășurării și de mod de fază.
• Canal de culoare:
  Nu este un tub material gol și nici un al doilea filament; este un coridor de confinare cu tensiune mare „activat” în marea energiei de capătul color al nucleului—o cale cu impedanță mai mică. „Culoare” înseamnă trei canale de orientare independente, dar interschimbabile.
  Orientare pentru confinare: Când orientările dintr-o combinație se însumează vectorial la zero (fără culoare), câmpul îndepărtat se „închide”, iar structura devine stabilă.
• Cheie de lectură:
  Canalul de culoare nu este un perete material, ci o bandă spațială trasă din marea energiei prin mecanismul „tensiune–orientare”. Gluonul este un pachet de undă de fază și energie care se propagă de-a lungul benzii—un eveniment local de schimb/reconectare—nu o „bilă mică”.

II. Confinarea făcută „materială”: de ce nu vedem un „cuarc izolat”

Imaginați-vă doi cuarcuri trași în sensuri opuse, legați de un singur coridor cu tensiune ridicată:

• Cu cât tragi mai mult, cu atât „nota de plată” e mai mare:
  Tensiunea coridorului rămâne aproximativ constantă, așadar energia totală crește aproape liniar cu distanța.
• Ieșirea mai „economică”:
  Când întinderea depășește un prag, marea energiei se reconectează la mijloc și nuclează o pereche cuarc–anticuarc, „tăind” coridorul lung în două mai scurte, care se pot închide în mezoni.

Consecință: În experimente observăm jeturi și „ploi de mezoni”, nu un cuarc smuls singur.

III. Cum „se îmbină” hadronii: mezoni, barioni și închiderea în formă de Y

• Mezon (q + q̄):
  Un canal de culoare aproape drept leagă două nuclee de filament; ansamblul este fără culoare.
• Barion (q + q + q):
  Trei canale de culoare converg într-un nod în formă de Y în spațiu (mai eficient energetic decât „perimetrul triunghiular”). Cele trei orientări se însumează la zero, iar sistemul se închide.
• Schimb de gluoni:
  Pachetele de undă de fază/flux care aleargă prin canale mută „ocupația” între cele trei brațe; fenomenul apare ca schimb de culoare.

IV. Intuiția aromelor: ordinul înfășurării și durata de viață

• Ordin/mod mai înalt → cost de nucleație mai mare → masă efectivă mai mare și viață mai scurtă → tendință de a decădea spre ordine mai joase.
• Cuarcul top este extrem de greu și se dezintegrează foarte rapid, adesea înainte să apuce să hadronizeze cu parteneri—în acord cu observațiile.

V. Masă, sarcină electrică și spin: de unde vin „pozițiile din bilanț”

1. Masa: două registre într-unul singur
   • Energia proprie a nucleului de filament (curbură/torsiune).
   • Energia de tensiune a coridorului („stocul” de energie din canal).
     Astfel, afirmația „cea mai mare parte a masei protonului provine din interacția tare” devine concretă: nota de tensiune din canalele fine domină „masa goală” a cuarcurilor.
2. Sarcina electrică (de ce în treimi):
   Aspectul electromagentic decurge din polarizarea direcțională în proximitatea nucleului de filament. O parte din acest „buget direcțional” este ocupată de canalul de culoare; proiectat electromagentic, rămân unități fracționare: tipul up păstrează mai mult (+2/3), tipul down mai puțin (−1/3). Valorile numerice rămân cele standard (±1/3, ±2/3); aici oferim doar o explicație „materializată”, nu schimbăm numerele.
3. Spinul (cine contribuie și cu cât):
   Rezultă din torsiunea la nivelul nucleului plus unde torsionale și momentul unghiular al gluonilor în canale. Hadronii împart acest „cont” diferit, ceea ce dă o lectură intuitivă a datelor de decompunere a spinului (spinul cuarcurilor e doar o parte).

VI. Comportamentul pe scări: „libertate asimptotică” la mică distanță, „legare tare” la mare distanță

• Foarte aproape ( (Q^2) mare):
  Când nucleele se apropie, secțiunea eficace a canalului se lărgește și impedanța scade; schimburile seamănă cu un „tunel de bandă largă”, iar cuarcurile par mai libere—aceasta este libertatea asimptotică.
• Întinse departe ( (Q^2) mic):
  Canalul devine mai subțire și mai întins; energia crește aproape proporțional cu distanța. Sistemul tinde să se rupă și să creeze perechi, revenind la forme închise, fără culoare—aceasta este confinarea.

Ideea centrală: Libertatea asimptotică și confinarea sunt două fețe ale aceluiași registru energetic.

VII. Corespondențe cu Modelul Standard (punte de limbaj, nu dispută)

• Trei culori ↔ trei canale de orientare cu geometrie vizibilă.
• Gluoni ↔ pachete de undă de fază/flux care se deplasează în canale (ele „livrează ocupația”, nu sunt biluțe).
• Confinare și jeturi ↔ creștere liniară a energiei cu distanța + creare de perechi prin reconectare.
• Structura internă a hadronilor ↔ mezon închis prin „canal drept”, barion închis prin nod de tip Y.
• Masa provine în principal din interacția tare ↔ tensiunea canalului + energia proprie a nucleului de filament domină.
• Sarcini fracționare ↔ proiecție electromagentică după ce „ocupația canalului de culoare” în polarizarea câmpului apropiat este luată în calcul.
• Lipsa hadronizării pentru cuarcul top ↔ timpul de nucleație > timpul de dezintegrare.

VIII. Condiții la limită (pe scurt | aliniate cu datele existente)

• Împrăștiere inelastică profundă (DIS) și partoni:
  La (Q^2) mare și în DIS, imaginea converge spre descrierea cu partoni și nu modifică funcțiile de distribuție ale partonilor (PDF) sau legile de scalare cunoscute.
• Consistență electromagentică:
  Sarcinile rămân la ±1/3 și ±2/3; factorii de formă electromagentici și dependența lor de energie concordă cu măsurătorile.
• Spectroscopie și hadronizare:
  Spectrele de rezonanță, topologiile jeturilor și funcțiile de fragmentare rămân în benzile de incertitudine; narațiunea „potențial liniar—rupere și creare de perechi” este un limbaj vizual și nu introduce vârfuri noi, neobservate.
• Legi de conservare și stabilitate dinamică:
  Se conservă strict culoarea, aroma, energia, impulsul, momentul unghiular și numărul barionic; nu există „efect înaintea cauzei” sau derapaj necontrolat.
• Vizualizare ≠ numere noi:
  Termeni ca „canal”, „pachet de undă”, „nod Y” servesc drept ajutor intuitiv; ei nu schimbă parametri sau potrivirile standard.

IX. O propoziție de închidere

Cuarc = nucleu mic de filament + canal de culoare. Canalul de culoare este un coridor cu tensiune mare, tras din marea energiei, care „blochează” mai multe nuclee într-un întreg fără culoare; cu cât tragi mai mult, cu atât crește nota energetică, până când reconectarea creează perechi și sistemul revine la hadroni închiși. De aceea vedem jeturi și hadroni, nu cuarcuri izolate; masa, spinul și sarcina fracționară își găsesc fiecare locul clar pe aceeași hartă materializată.

X. Figuri

1. Unitatea unui singur cuarc (nucleu de filament + canal de culoare inițial):

• Accent: Un cuarc singur este o unitate deschisă; pentru stabilitate are nevoie de andocare prin canal cu altele.
• Chei de citire: Inel dublu = nucleu de filament; arc bleu = canal de culoare; galben = pachet de tip gluon; gradient gri = albie superficială.
• Gluon: Pe canal se află un pachet galben „în formă de arahidă”, care reprezintă un pachet de fază–energie ce se propagă de-a lungul canalului—un eveniment de schimb/reconectare, nu o particulă sferică.
• Front de fază: Un arc albastru de fază pe nucleu (cu vârful îngroșat) indică blocarea de fază.
• Principal: În stânga, un mic inel dublu marchează nucleul (centru autosusținut cu grosime). Spre dreapta se întinde un arc bleu ca „canal de culoare” (bandă de confinare prin tensiune, nu tub material).

2. Mezon (q + q̄, închidere prin „canal drept”):

• Accent: Un mezon închide două capete printr-un „canal drept”.
• Chei de citire: Inele duble la capete = nucleele lui q și q̄; bandă bleu = canal; pachetul galben = schimb de tip gluon; fără săgeți electrice (fără culoare).
• Front de fază: Câte un arc albastru de fază la fiecare capăt; plasați un pachet galben la mijlocul canalului pentru a indica schimbul de culoare.
• Principal: Două nuclee, la stânga și la dreapta, sunt legate printr-un canal de culoare aproape drept; ansamblul este fără culoare.

3. Barion (schiță; vezi §5.6 protonul și §5.7 neutronul):
   Trei cuarcuri; trei canale de culoare care se unesc într-un nod Y central. Alte straturi (linii duble ale nucleului, marcaje albastre de fază, „perne” de tranziție, linii fine/gradienți concentrați în câmpul îndepărtat) urmează aceeași schemă.