¿Qué es el * cuántica * de un campo?

Question

Las partículas de la naturaleza son los quanta de relativista de campos cuánticos, por lo que yo he entendido.

Pero ¿qué significa esto físicamente?

Es el electrón del cuánticos de un electrón en el campo? En qué sentido, en la práctica?

Es no sólo un electrón de campo en el universo o hay uno para cada electrón?

Answer 1

Para ganar un poco de perspectiva, considerar en primer lugar el oscilador armónico cuántico que tiene la propiedad de que los estados definitivo de la energía de la energía

$$E_n = (n + \frac{1}{2})\hbar \omega\,,\; n = 0,1,2,... $$

Por lo tanto, tiene sentido para identificar a un quantum de energía como $\hbar \omega$ y, a continuación, el número cuántico $n$ es el número de cuantos de energía presente.

Ahora, considere la posibilidad de la música clásica que obedece a la ecuación de onda. Por separación de variables, podemos identificar los modos del campo y encontrar que cada modo obedece a un oscilador armónico ecuación de movimiento.

Así, podemos expresar el Hamiltoniano del campo como una 'suma' (integral) de una infinidad de independiente oscilador armónico Hamiltonianos.

Finalmente, se cuantizar el campo por expresar el Hamiltoniano como una 'suma' (integral) de independiente cuántica oscilador armónico Hamiltonianos, cada uno con una energía diferente a la cuántica.

Luego, para cada modo, hay un número cuántico $n(\mathbf k)$ que es el número de cuantos de energía presente. En este punto de vista, las partículas son el modo de quanta de la cuantizado campo. Si todos los modos están en su estado fundamental, no hay partículas presentes, y este estado es el estado de vacío.

Por lo tanto, no es de hecho sólo un electrón 'campo' con los electrones y positrones) como el modo de quanta.

¿Esto qué significa físicamente? La ontología de la QFT todavía no está claro.

Por último, todo lo anterior es en el contexto de la libre (sin interacción) cuánticas de campos.

Con el fin de obtener interacciones, debe ser no-lineal de términos relacionados con el campo propio de la esfera y otros campos. Sin embargo, la no-lineal de términos algo estropear la partícula de interpretación descritos anteriormente.