5.9 Rodina kvarků

Domů ／ Kapitola 5: Mikroskopické částice (V5.05)

Jednověté shrnutí:
V intuitivním zobrazení Teorie energetických filamentů (EFT) není kvark „bod“, ale otevřená jednotka: mikroskopické jádro filamentu s vnějším barevným kanálem, který se musí napojit na ostatní, aby se uzavřel celkový energetický účet. Proto dlouhodobě přetrvávají jen bezbarvé kombinace a izolovaný kvark nelze v makroměřítku oddělit. Dále používáme pouze název Teorie energetických filamentů.

I. Minimální fyzikální obraz: jádro filamentu + barevný kanál (tři barvy = tři záměnné kanály)

• Jádro filamentu:
  Velmi krátvý a pevně utažený uzel energetického filamentu v „moři energie“. Určuje základ chirality, přispívá ke spinu a k nákladům na sebepodporu (efektivní setrvačnost). Rozdíly „příchutí“ (up, down, strange, charm, bottom, top) lze chápat jako rozdílný řád ovinutí a fázové módy.
• Barevný kanál:
  Nejde o materiální dutou trubici ani o druhý filament; je to zadržovací koridor s vysokým tahem, který se v moři energie „aktivuje“ barevným koncem jádra—jde o cestu s nižší impedancí. „Barva“ označuje tři na sobě nezávislé, ale záměnné orientační kanály.
  Orientační podmínka zadržení: Pokud se orientace v kombinaci vektorově sečtou na nulu (bezbarvost), vzdálené pole se „uzavře“ a struktura se stabilizuje.
• Jak číst obraz:
  Barevný kanál není materiální stěna, ale prostorový pás vytažený z moře energie mechanismem „tah–orientace“. Gluon je fázově-energetický vlnový paket, který se šíří podél tohoto pásu—lokální událost výměny/přepojení—nikoli „malá kulička“.

II. Zadržení převedené do „materiálu“: proč nevidíme „osamělý kvark“

Představme si dva od sebe tažené kvarky spojené jediným koridorem s vysokým tahem:

• Čím dál táhneš, tím vyšší je „účet“:
  Tah koridoru je zhruba konstantní, proto celková energie roste s vzdáleností téměř lineárně.
• „Úspornější“ východisko:
  Jakmile tah překročí práh, moře energie se uprostřed přepojí a založí pár kvark–antikvark, čímž „rozstřihne“ dlouhý koridor na dva kratší, které se uzavřou do mezonů.

Důsledek: V experimentech pozorujeme jety a „déšť mezonů“, nikoli jeden vytažený kvark.

III. Jak se hadrony „zaklapnou“: mezony, baryony a uzávěr tvaru Y

• Mezon (q + q̄):
  Téměř přímý barevný kanál spojuje dvě jádra filamentu; celek je bezbarvý.
• Baryon (q + q + q):
  Tři barevné kanály se sbíhají do prostorového uzlu ve tvaru Y (energeticky výhodnější než „trojúhelníkový obvod“). Tři orientace se sečtou na nulu, takže celek se uzavře.
• Výměna gluonů:
  Fázové/fluxové vlnové pakety běžící v kanálech přesouvají „obsazenost“ mezi třemi větvemi; projevuje se to jako výměna barvy.

IV. Intuice o příchutích: řád ovinutí a životnost

• Vyšší řád/mód → vyšší náklad na nukleaci → větší efektivní hmotnost a kratší životnost → tendence rozpadat se do nižších módů.
• Kvark top je mimořádně těžký a rozpadá se velmi rychle, často dříve, než stačí hadronizovat s partnery—v souladu s pozorováními.

V. Hmotnost, elektrický náboj a spin: odkud se berou „položky účtu“

1. Hmotnost: dvě knihy v jedné
   • Vlastní energie jádra filamentu (zakřivení/zkroucení).
   • Energie tahu v koridoru („energetická zásoba“ v kanálu).
     Tím se tvrzení „většina hmotnosti protonu pochází ze silné interakce“ stává hmatatelným: účet za tah v jemných kanálech dominuje nad „holou hmotností“ kvarků.
2. Elektrický náboj (proč po třetinách):
   Elektromagnetický vzhled plyne ze směrové polarizace v blízkosti jádra filamentu. Část tohoto „směrového rozpočtu“ využije barevný kanál; po elektromagnetické projekci zůstávají zlomkové jednotky: typ up si ponechá více (+2/3), typ down méně (−1/3). Číselné hodnoty zůstávají standardní (±1/3, ±2/3); zde nabízíme materiální zdůvodnění, nikoli nové hodnoty.
3. Spin (kdo kolik přispívá):
   Součet tvoří torze na úrovni jádra plus torzní vlny a moment hybnosti gluonů v kanálech. Různé hadrony dělí „účet“ rozdílně, což poskytuje intuitivní čtení dat o dekompozici spinu (spin kvarků je jen část).

VI. Chování napříč měřítky: „asymptotická volnost“ nablízku, „silné svázání“ v dálce

• Velmi blízko (vysoké (Q^2)):
  Jak se jádra přibližují, efektivní průřez kanálu se rozšiřuje a impedance klesá; výměny více připomínají „širokopásmový tunel“, takže kvarky působí volněji—to je asymptotická volnost.
• Při natažení (nízké (Q^2)):
  Kanál se zužuje a napíná; energie roste s vzdáleností téměř úměrně. Systém má tendenci se přetrhnout a párovat, poté se vrací do uzavřených, bezbarvých forem—to je zadržení.

Jádro myšlenky: Asymptotická volnost a zadržení jsou dvě strany téže energetické účetní knihy.

VII. Překlad do jazyka Standardního modelu (pojmový most, ne spor)

• Tři barvy ↔ tři orientační kanály s viditelnou geometrií.
• Gluony ↔ fázové/fluxové vlnové pakety pohybující se v kanálech (přenášejí „obsazenost“, nejsou kuličky).
• Zadržení a jety ↔ lineární růst energie se vzdáleností + párotvorba díky přepojení.
• Vnitřní struktura hadronů ↔ mezon uzavíraný „přímým kanálem“, baryon uzavíraný uzlem typu Y.
• Hmotnost hlavně ze silné interakce ↔ napětí v kanálech + vlastní energie jádra filamentu dominují.
• Zlomkové náboje ↔ elektromagnetická projekce po zohlednění „obsazenosti barevného kanálu“ v polarizaci blízkého pole.
• Nehadronizace kvarku top ↔ doba nukleace > doba rozpadu.

VIII. Okrajové podmínky (stručně | v souladu s existujícími daty)

• Hluboké neelastické rozptylování (DIS) a partony:
  Při vysokém (Q^2) a v režimu DIS se obraz sbíhá k partonovému popisu a nemění partonové distribuční funkce (PDF) ani známé škálovací zákony.
• Elektromagnetická konzistence:
  Náboje zůstávají ±1/3 a ±2/3; elektromagnetické tvarové faktory a jejich závislost na energii odpovídají měřením.
• Spektroskopie a hadronizace:
  Rezonanční spektra, topologie jetů i fragmentační funkce zůstávají v mezích nejistot; vyprávění „lineární potenciál—přetržení a párotvorba“ je vizuální jazyk a nemá zavádět nové, nepozorované píky.
• Zákony zachování a dynamická stabilita:
  Přísně se zachovávají barva, příchuť, energie, hybnost, moment hybnosti i baryonové číslo; nedochází k „následku před příčinou“ ani k nekontrolovanému úniku.
• Vizualizace ≠ nová čísla:
  Pojmy kanál, vlnový paket a uzel Y slouží jako pomůcky intuice; nemění parametry ani standardní fitování.

IX. Jedna věta na závěr

Kvark = malé jádro filamentu + barevný kanál. Barevný kanál je vysoce napjatý koridor vytažený z moře energie, který „uzamyká“ více jader do bezbarvého celku; čím víc táhneš, tím vyšší je energetický účet, až přepojení vytvoří páry a systém se vrátí k uzavřeným hadronům. Proto pozorujeme jety a hadrony, nikoli izolované kvarky; hmotnost, spin i zlomkový náboj mají na téže, zmaterializované mapě své jasné místo.

X. Obrázky

1. Jednotka jednoho kvarku (jádro filamentu + iniciační barevný kanál):

• Důraz: Osamělý kvark je otevřená jednotka; ke stabilitě potřebuje andokovat kanálem k ostatním.
• Čtecí klíče: Dvojitý kroužek = jádro filamentu; světle modrý oblouk = barevný kanál; žlutá = paket typu gluonu; šedý gradient = mělká miska.
• Gluon: Na kanálu je žlutý „arašídový“ vlnový paket představující fázově-energetický paket běžící podél kanálu—jedna událost výměny/přepojení, nikoli kulová částice.
• Fázová čela: Modrý fázový oblouk na jádře (zesílený čelní okraj) ukazuje fázové zamykání.
• Hlavní motiv: Vlevo malý dvojitý kroužek označuje jádro (samonosné centrum s tloušťkou). Vpravo vybíhá světle modrý oblouk jako barevný kanál (zadržovací pás daný napětím, nikoli materiální trubice).

2. Mezon (q + q̄, uzávěr „přímým kanálem“):

• Důraz: Mezon uzavírá dva konce „přímým kanálem“.
• Čtecí klíče: Dvojité kroužky na koncích = jádra q a q̄; světle modrý pás = kanál; žlutý paket = gluonová výměna; bez elektrických šipek (bezbarvost).
• Fázová čela: Na každém konci modrý fázový oblouk; doprostřed kanálu umístěte žlutý paket, který znázorní výměnu barvy.
• Hlavní motiv: Dvě jádra vlevo a vpravo spojuje téměř přímý barevný kanál; celek je bezbarvý.

3. Baryon (náčrt; viz §5.6 proton a §5.7 neutron):
   Tři kvarky; tři barevné kanály sbíhající do centrálního uzlu ve tvaru Y. Další vrstvy (dvojité linie jádra, modré fázové značky, přechodové „polštáře“, jemné čáry/soustředné gradienty ve vzdáleném poli) následují stejné schéma.