¿Una partícula elemental que viaja a través del vacío es la misma partícula en los puntos A y B?

Question

Es una pregunta que me he estado preguntando durante mucho tiempo.

Imagina una partícula elemental moviéndose a través del vacío. Tome dos puntos arbitrarios a lo largo de su camino; los llamaremos puntos A y B. ¿Es la partícula en el punto A la misma partícula que está más tarde en el punto B? ¿O es la cosa que percibimos como moviéndose a través del espacio más parecido a una onda que se mueve a través del agua (donde la "energía" se mueve pero las moléculas de agua son comparativamente pequeñas)?

Como yo lo entiendo:

1. El espacio tiene una resolución (¿la escala de Planck?) y las partículas elementales son excitaciones de campos
2. Las partículas elementales no tienen una ubicación definida (bailando en algún lugar entre estar en varios lugares a la vez y estallar en un fuera de existencia)

La primera parte implica para mí que el espacio podría pensarse un poco como una pantalla LCD (con píxeles) y cada campo sería uno de los componentes de color (RGB) de cada píxel, que se extiende por toda la pantalla. En ese caso, las partículas que se mueven a través del espacio serían más como píxeles que se iluminan y se apagan, dando la ilusión de movimiento. La segunda parte implica para mí que las nociones como la ubicación y la existencia a largo plazo de las partículas pueden ser una idea totalmente errónea.

Sub-pregunta: si no se puede decir que las partículas individuales de un momento a otro sean las mismas, ¿eso plantea nave de Teseo preguntas para objetos macroscópicos? (Por ejemplo, una roca que flota en el espacio).

Answer 1

Echa un vistazo a esto imagen de la cámara de la burbuja de la aniquilación de los antiprotones:

Esto es de un experimento real, no un experimento de pensamiento. Entonces, ¿cómo llamarías a estas pistas? Se doblan en el campo magnético que es perpendicular al plano de la imagen, de acuerdo con las leyes de la electrodinámica clásica, y todas ellas encajan la masa de lo que se llama un "pión" con una carga + o - la carga de lo que se llama un electrón, en el gota de aceite de milikan experimento. En la esquina inferior derecha se ve una partícula elemental, un muón, procedente de la descomposición de un pión.

Si parece un pato y grazna como un pato es un pato por definición, ¿no?

¿Es una partícula elemental que viaja a través del vacío el mismo partículas en los puntos A y B?

Así que llamamos incluso a los piones y antiprotones "partículas elementales" antes de descubrir su composición con muchos más y más sofisticados experimentos.

Nuestros sentidos nos dicen que son "partículas", al menos tienen la huella de una partícula y lo que comienza en el vértice como un pión, termina al final de la cámara como el mismo pión, encajando maravillosamente con las clásicas ecuaciones de movimiento en un campo magnético.

Los detectores del LHC asumen intrínsecamente que el electrón que salió del vértice de interacción es el mismo a través de los detectores que medir su energía:

Un evento en el CMS registrado el 7 de mayo de 2016, incluyendo dos fotones de alta energía (torres verdes) reconstruidos en el Calorímetro Electromagnético, y muchas partículas cargadas (líneas curvas amarillas) reconstruidas en el Rastreador.

Así que toda la construcción de los detectores se basa en la identidad de las "partículas" a partir del vértice, siguiendo los caminos de la electrodinámica clásica en el vacío y en los detectores e identificadas por sus pérdidas de energía y curvaturas con masas y cargas específicas.

La teoría cuántica de campos es un hermoso modelo matemático de las interacciones de innumerables eventos similares a los que se muestran, donde se asume que el modelo estándar de la física de partículas con su tabla de partículas elementales es el nivel subyacente de la naturaleza, cada partícula elemental representada por un campo que llena todo el espacio tiempo (una invariante lorenz aether) y que lo que vemos en nuestras cámaras de burbujas y en los detectores de LHC son el resultado de operadores de creación y aniquilación en estos campos, operando en la solución mecánica cuántica de partículas libres para la partícula específica. Así que lo que se mide en dimensiones de micras como una pista clásica, es una perturbación en el campo específico que se propaga según las reglas de la teoría de campo cuántico.

Si estudias el mar, a menudo hay una gran ola que se acerca. El reconocimiento de patrones de nuestro cerebro lo llama "la misma onda" a pesar de que los átomos de los que está hecho entran y salen continuamente de la protuberancia. El cerebro sigue la conservación del momento. El modelo de la física en la actualidad, debido a o conservación de números cuánticos y leyes de conservación de la energía/momento/impulsoangular nos permite atribuir una identidad a un "electrón" que se propaga desde el principio hasta el final de su huella macroscópica, que está delimitada por el principio de incertidumbre de Heisenberg.

Answer 2

Creo que el periódico Cómo las partículas clásicas emergen del mundo cuántico (Dieks, Lubberdink, 2010) aborda exactamente tu pregunta.

La tesis del documento es que cuando tenemos en mente la idea de una partícula, en realidad construimos un objeto a partir de índices en el formalismo cuántico, pero esta operación es engañosa en el sentido de que el concepto clásico de partícula no coincide con esta identificación.

En otras palabras, cuando se describe clásicamente una partícula, no sólo se le da más definición a un estado cuántico correspondiente, sino que en realidad se le da erróneamente que se compone de esa correspondencia por completo.