¿Hasta qué número atómico han sido capaces de modelar con precisión en el Modelo Estándar?

Question

Soy ingeniero eléctrico. Sólo tomé un poco de física moderna. Un curso de introducción de segundo nivel y un curso de física del estado sólido, supongo que también tomé un curso de astrofísica. Pero ningún curso de física principal en QM o física de partículas. En estado sólido, hicimos la partícula en una caja y una partícula con una barrera de energía potencial finita.

Además de la partícula en una caja, y el modelo de péndulo (oscilador), y la partícula y una barrera, llegué a ver la ecuación de Schrodinger aplicada al átomo de hidrógeno y eso fue bastante jodido, matemáticamente.

Entonces, ¿qué átomos puede el Modelo Estándar, con sus 25 constantes fundamentales (según John Báez ), ¿modelo exacto? Supongo que hemos hecho helio y tal vez litio, no lo sé.

¿Cuál es el número atómico más alto de los átomos que han modelado cuantitativamente de forma realmente buena?

Si esta lista incluye el carbono y el oxígeno (no lo esperaría), entonces tengo una pregunta que hacer al respecto Proceso triple alfa cosa.

Así que, además, ¿puedo preguntar si alguien, utilizando el Modelo Estándar, ha sido capaz de simular en un ordenador el "cocción de elementos" ¿se hace en las estrellas? como una simulación del berilio y el helio que se cocinan en el carbono (con un estado excitado)?

Answer 1

Un resumen muy amplio de una respuesta - el modelo estándar no describe realmente cualquier interacciones nucleares. Cuando se habla de la partícula en la caja y de las ecuaciones de Schrodinger, éstas son no lo que la mayoría de la gente describiría como "el modelo estándar". El modelo estándar describe las interacciones fundamentales entre quarks, gluones, leptones (electrones) y bosones portadores de fuerza (W, Z y Higgs). Para describir el núcleo de un átomo a partir de los primeros principios, tendríamos que ser capaces de hacerlo al menos con el protón y el neutrón, lo que hasta hace poco no era posible, porque no conocíamos su contenido exacto de partículas. Ahora, utilizando la QCD de celosía (una técnica numérica aproximada particular) es posible modelar tanto los protones como los neutrones y otros bariones simples (véase el enlace del artículo en los comentarios más abajo). "¿Forma la QCD de celosía parte del modelo estándar?" es una pregunta que queda fuera del alcance de mi respuesta.

Así que esa es una interpretación literal de tu pregunta, tomando "El Modelo Estándar" como primeros principios + constantes (25 de ellas, según una contabilidad). Pero si añadimos a esto algunas aproximaciones particulares podemos obtener núcleos, y si añadimos a esto teoría de campo efectivo + contenido de partículas que forma la base de los modelos nucleares (gota líquida y cáscara, por ejemplo), podemos describir con precisión una parte significativa de la tabla periódica.

¿Qué significa "parte significativa"? Bueno, eso también depende de lo que se entienda por "con precisión", pero por ejemplo, hay un paquete llamado "FLYCHK" (del que me acabo de enterar por Google) que puede modelar plasmas de átomos de hasta Z=26 (Hierro).