¿Por qué nuestros ojos no han evolucionado para ver "gluones"?

Question

Los fotones son los propagadores para QED, y confiamos en los fotones para ver el mundo que nos rodea.

El gluón es el propagador en QCD. ¿Por qué nuestros ojos no han evolucionado para ver gluones (ya sea además de ser capaces de "ver" fotones, o en su lugar)?

Answer 1

En resumen, la respuesta es: porque los gluones se comportan de una manera que los hace inútiles para este propósito. Para entender por qué, retrocedamos un poco y veamos cómo los fotones son útiles, y luego veamos cómo se comportan los gluones de manera diferente.

Evolucionamos para ver fotones porque nos permiten movernos y responder a nuestro entorno de manera más eficiente. Esto, a su vez, se debe a que nuestro entorno está bastante abastecido de fotones del sol (y de otras fuentes, en algunos casos). Sucede que, como ulidtko señala acertadamente en los comentarios, solo usamos un rango selecto de fotones para la visión. De hecho, nosotros (los humanos) solo podemos ver fotones de un rango bastante estrecho justo alrededor del pico de emisión del sol, que por casualidad corresponde a un rango sobre el cual la atmósfera es bastante transparente. Interactúan con electrones, que están en todas partes, por lo que rebotan en cosas de nuestro entorno (o son producidas por cosas, en algunos casos). Sin embargo, viajan en líneas bastante rectas a través del aire, por lo que pueden transmitirnos información muy precisa que podemos usar para adaptarnos a ese entorno. Los fotones pueden informarnos sobre amenazas distantes que deben evitarse, obstáculos cercanos que deben superarse, comida, agua, posibles parejas, etc.

Ahora, la razón principal por la que no veríamos gluones es porque no hay muchos —o ninguno— gluones rebotando en nuestro entorno. Esto se debe principalmente a un fenómeno llamado confinamiento. Los gluones típicamente no viajan libremente lejos de los quarks, y los quarks no están volando tan fácilmente como los fotones. De hecho, los quarks también están sujetos al confinamiento, por lo que no verías uno fuera de un hadrón (como un protón o neutrón, típicamente). Pero esos tienden a ser cargados o de vida corta, y están atrapados en un núcleo, que está atrapado en un átomo, que está atrapado en algún tipo de molécula en nuestro entorno. Así que solo obtendrías algún beneficio de "ver" esas cosas si las moléculas y núcleos se descompusieran rutinariamente y se enviaran volando por todas partes con gran impulso. Y aún así, probablemente sería más fácil "ver" esos hadrones voladores con algo que no sean los gluones. En cualquier caso, no sería el lugar más saludable para estar, y los fotones típicamente te habrían dicho que salieras de esa situación mucho antes —preservando así tus moléculas, lo cual es una ventaja evolutiva distintiva.

Es posible que existan cosas llamadas "glueballs", que son justo lo que suenan: partículas que son solo bolas de gluones pegados entre sí. Podrían alejarse de los quarks, y se moverían en líneas bastante rectas. Pero aun no han sido observados; son raros, difíciles de producir y difíciles de identificar de manera inequívoca. Su masa teórica (a diferencia del gluón sin masa) ronda las 1GeV —más pesada que la mayoría de las partículas elementales— lo que significa que solo se producirían en procesos muy energéticos (por ejemplo, reacciones nucleares, en lugar de reacciones químicas). Por lo que ciertamente no serían lo suficientemente comunes como para transmitir mucha información sobre ese tigre dientes de sable que viene a comernos.

Entonces, para recapitular, los fotones son abundantes en nuestro entorno, y viajan largas distancias en líneas más o menos rectas a través de la atmósfera, por lo que transmiten información de manera eficiente. Los gluones son difíciles de producir en una forma que viaje largas distancias (con o sin atmósfera), por lo que no pueden transmitir información de manera útil. Básicamente, los gravitones son demasiado débiles para ser útiles, y los gluones son demasiado fuertes —pero los fotones son justo lo correcto.

Answer 2

Respuesta corta: porque el Sol emite fotones, no gluones.

Tener un sentido de largo alcance es vital para encontrar comida y reconocer depredadores. Ver la luz y formar una imagen de nuestro entorno es uno de los tres sentidos de largo alcance que tenemos (los otros son el oído y el olfato).

Los gluones son extremadamente de corto alcance; ni siquiera existen como partículas desnudas. ¿Cómo podría un ojo de gluón detectarlos? No podría. Probablemente la misma razón por la que no tenemos ojos de neutrino para mirar las supernovas lejanas. :-)

Answer 3

Para decirlo de forma sencilla, existe una ventaja evolutiva al poder ver los objetos que te rodean utilizando fotones, pero no habría ninguna ventaja de supervivencia en particular al poder ver gluones, incluso si no estuvieran confinados esencialmente al núcleo.

Answer 4

¿Por qué nuestros ojos no han evolucionado para ver "gluones"?

Porque los gluones son partículas virtuales en lugar de partículas reales. Vea el artículo de Wikipedia:

"Aunque en la fase normal de la QCD los gluones individuales pueden no viajar libremente, se predice que existen hadrones que están formados completamente por gluones — llamados gluones. También existen conjeturas sobre otros hadrones exóticos en los que los gluones reales (en oposición a los virtuales encontrados en los hadrones ordinarios) serían los constituyentes principales."

Un poco de una pregunta al azar...los fotones son los propagadores para la QED, y confiamos en los fotones para ver el mundo que nos rodea.

Sí, pero los fotones virtuales no son partículas reales. Vea la respuesta de anna a esta pregunta y tenga en cuenta esto: "las partículas virtuales solo existen en las matemáticas del modelo". Los fotones virtuales no son fotones reales de corta duración que aparecen y desaparecen de la existencia como magia. Eso es un mito de la divulgación científica. En cambio, son "cuantos de campo". Es como si dividieras un campo electromagnético en trozos y dijeras que cada uno es un fotón virtual. Entonces cuando el electrón y el protón se atraen mutuamente, intercambian campo, de modo que el átomo de hidrógeno resultante no tiene mucho campo electromagnético restante. Por lo tanto, puedes ver la lógica de la idea del intercambio. Pero el electrón y el protón realmente no se están lanzando fotones entre sí. Los átomos de hidrógeno no titilan y los imanes no brillan.

El gluón es el propagador en la QCD. ¿Por qué nuestros ojos no han evolucionado para ver gluones (ya sea además de ser capaces de "ver" fotones, o en lugar de ellos)?

Porque mientras haya fotones volando, no hay gluones volando. Nadie ha visto nunca un gluón. No en cuarenta años. Y dado que los gluones son virtuales en lugar de partículas reales, eso no va a cambiar pronto.