Modelo de Confinamiento de Quarks en Bolsas

Al tratar la naturaleza del confinamiento de quarks, una visualización es la de una bolsa elástica que permite a los quarks moverse libremente por toda ella, siempre y cuando no se trate de tirar más para separarlos. Si se intenta tirar de un cabo del quark, la bolsa se estira y resiste.

Los quarks de un protón son libres de moverse dentro del volumen del protón.	Si se intenta tirar de uno de los quarks hacia afuera, la energía requerida es del orden de 1 GeV por Fermi, como estirar una bolsa elástica.	La energía necesaria para producir una separación excede en mucho a la energía de producción de un par quark-antiquark, así que en vez de sacar un quark aislado, se producen mesones como los producidos al combinar pares de quark-antiquark.

Los modelos de confinamiento de quarks ayudan en la comprensión de por qué no se han visto quarks aislados. Si se da suficiente energía a uno de los quarks constituyentes de una partícula, se puede crear un chorro de mesones, pues la energía impartida al quark se utiliza para producir pares de quarks-antiquarks.

Los experimentos muestran que las fuerzas que contienen los quarks se debilitan cuando los quarks están juntos, de modo que dentro de los confines de un barión o un hadrón, están esencialmente libres para moverse. Esta condición se conoce como "libertad asintótica".

La Libertad Asintótica

Cuando los quarks dentro de un mesón o barión se aproximan entre sí, la fuerza de contención se vuelve más débil, de modo que se acerca asintóticamente a cero en un confinamiento cerrado. La implicación es que los quarks en confinamiento cerrado, tienen plena libertad para moverse. Parte de la naturaleza del confinamiento de quarks es que cuanto más se intenta separar los quarks, mayor será la fuerza de contención. Esto suele ser visualizado en términos del "modelo de bolsa" de confinamiento de quarks.

Una función potencial que ha sido utilizado con éxito para describir algunos sistemas de quark es de la forma:

La fuerza de acoplamiento quark-quark disminuye para valores pequeños de r, y Rohlf describe esto cualitativamente como resultado de la penetración de la nube de gluones que rodea a los quarks. Los gluones llevan "carga de color" y por lo tanto la penetración de la nube podría reducir la carga de color efectiva del quark.

Otro enfoque para la libertad asintótica es utilizar una constante de acoplamiento de fuerza fuerte variable, que dependa de la longitud de onda del quark. Una expresión que proviene de la cromodinámica cuántica es: