Download Thesis in Pdf Format

2.4. QCD, de wiskunde achter de sterke wisselwerking 8
is het mogelijk een totaal antisymmetrische golffunctie op te stellen.
De ’kleur’ is in feite kleurlading, hier speelt dus een kracht mee. Dit is onze sterke wisselwerking,
of de kleurkracht. Deeltjes met dezelfde kleur trekken elkaar aan, deeltjes met
een verschillende kleur stoten elkaar af. Hier wordt iets dieper op ingegaan in de volgende
paragraaf.
Het bestaan van een kleurlading heeft een belangrijke fysische implicatie: daar een quark
een kleur heeft en dus niet wit is, kan een alleenstaande quark niet experimenteel waargenomen
worden. Dit fenomeen heet confinement. Dit betekent echter niet dat een groepje quarks niet
gescheiden kan worden. Op dat moment is de energie echter hoog genoeg om quark-antiquarkparen
te vormen, die dan aan de gescheiden quarks gaan koppelen. Het netto effect is dus
de productie van hadronen, en niet van alleenstaande quarks. Men zegt dat er hadronizatie
optreedt. Verder dient nog vermeld te worden dat indien de temperatuur en de druk bij
een dergelijk experiment hoog genoeg zijn, het mogelijk is een quark-gluon-plasma te vormen
[Pep05].
2.4 QCD, de wiskunde achter de sterke wisselwerking
QFT of Quantum Field Theory
QFT of kwantumveldentheorie is de toepassing van kwantummechanica op velden. De fundamenten
van deze theorie werden gelegd door bekende fysici waaronder Dirac, Fock, Pauli,
Tomonaga, Schwinger, Feynman en Dyson. Er bestaan zowel relativistische als niet-relativistische
kwantumveldentheorieën. Een belangrijk voorbeeld van de laatste soort is de BCS of Bardeen-
Cooper-Schrieffertheorie, die supergeleiding beschrijft. Vanaf nu beschouwen we relativistische
kwantumveldentheoriën. Daar de wet van behoud van deeltjesaantal in de niet-klassieke
(relativistische) mechanica niet meer geldt, blijkt het handiger over te stappen van deeltjes
op velden. De Einsteinrelatie E = mc 2 staat immers de creatie en annihilatie van
deeltje-antideeltje-paren toe. En zelfs als de energie niet hoog genoeg is voor een werkelijke
creatie van een dergelijk paar, dienen virtuele deeltje-antideeltje-paren (de zogenaamde
vacuümfluctuaties) nog in rekening gebracht worden in hogere-orde perturbatietheorie. Het
gebruik van een ééndeeltjessysteem is dus niet langer verantwoord, en men moet werken met
veeldeeltjessystemen. Dit is mogelijk met QFT. Bovendien zijn er een aantal oudere abstracte
begrippen of postulaten, die nu op een natuurlijke wijze volgen uit QFT. Voorbeelden zijn
causaliteit, het bestaan van antideeltjes en de relatie tussen de spin en de statistiek. Meer
nog - met behulp van QFT kunnen experimenteel waarneembare grootheden zoals werkzame
doorsneden en halfwaardetijden van deeltjes men een ongeëvenaarde precisie voorspeld worden.
Dit laatste is wellicht het meest overtuigende argument om een kwantumveldentheorie
te gebruiken [PS].
Eén van de best geteste en meest succesvolle en fundamentele theorieën in de fysica, is QED
of kwantumelektrodynamica, welke het elektromagnetisme beschrijft. Deze bestaat zowel in
een niet-relativistisch als een relativistische vorm. De relativistische QFT die voor ons van
toepassing is, is QCD of kwantumchromodynamica, waarmee de sterke wisselwerking wordt
beschreven.