Confinement de couleur

Le confinement de couleur (ou simplement confinement) est une propriété des particules élémentaires possédant une charge de couleur : ces particules ne peuvent être isolées et sont observées uniquement avec d'autres particules de telle sorte que la combinaison formée soit blanche, c’est-à-dire que sa charge de couleur totale soit nulle. Cette propriété est à l'origine de l'existence des hadrons. Le phénomène est décrit dans le cadre de la chromodynamique quantique (ou CDQ, QCD en anglais). Le phénomène de confinement est lié à la propriété de liberté asymptotique des interactions fortes qui agissent sur les particules possédant une charge de couleur. Les couplages dus aux autres interactions fondamentales (électromagnétique, faible et gravitationnelle) diminuent avec la séparation, et peuvent donc être négligés pour des états asymptotiques (à très grande séparation). Pour les interactions fortes, le couplage entre particules colorées augmente avec la distance, de façon approximativement linéaire à grande séparation. Ceci est interprété comme la formation d'un tube de flux magnétique entre les particules par les gluons. L'énergie du tube de flux augmente avec la séparation, jusqu'à être suffisamment grande pour former une paire quark-antiquark. Phénoménologiquement, on considère alors que le tube est brisé et que de nouveaux tubes se forment entre les quarks présents. Si un ensemble de quarks globalement blanc (sans couleur) est ainsi formé, il cesse d'interagir avec le reste du système et forme un état lié appelé hadron. Les quarks à l'intérieur des hadrons sont reliés par des tubes de flux entre eux mais pas avec le reste du système ; les hadrons forment des états asymptotiques qui interagissent faiblement à plus grande distance, comme dans le cas de la force nucléaire. Le processus de rupture des tubes de flux se répète jusqu'à ce que tous les quarks produits soient rassemblés en hadrons. L'ensemble du processus est appelé hadronisation.