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¿Se puede representar la física de partículas como un álgebra?

Posiblemente la cosa más útil que alguien podría decirme sobre la física de partículas:

Ingenuamente, se podría intentar hacer un álgebra enumerando todos los tipos de partículas y definiendo relaciones de equivalencia (algunas reglas), por ejemplo

Objetos:

tipo de objeto 1: fotón

tipo de objeto 2: electrón

objeto tipo 3 ...

tipo de objeto n

Reglas:

regla 1: un fotón equivale a un electrón y a un positrón

regla 2: un protón equivale a tres quarks

regla ....

regla n

Entonces se podrían estudiar las propiedades de estas relaciones como una estructura matemática que contiene objetos que representan partículas y reglas que definen la equivalencia, es decir, como un álgebra. Supongo que tal álgebra estaría, si se formula correctamente, representada por diagramas de Feynman (para algunas partículas al menos). ¿Tiene tal álgebra un nombre? ¿Hay más de una? ¿Está esto relacionado con la idea de que el modelo estándar es U(1) x SU(2) x SU(3)?

Por álgebra entiendo una colección cerrada y consistente de objetos y relaciones matemáticas.


Gracias por intentar entender lo que pido, con tu aportación puedo aspirar a hacer esto más comprensible. Supongo que estoy buscando una estructura formal que refleje las reacciones de las partículas y que se abstraiga de las consideraciones espaciales, temporales y energéticas en la medida de lo posible (¿es posible?).

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heathrow Puntos 25

Lo que quieres es una relación algebraica sobre las partículas que te diga cuáles pueden convertirse en otras. Estas relaciones algebraicas existen, y son las leyes de conservación. Las leyes de conservación son de dos tipos: discretas y continuas. Se conoce la lista completa de leyes de conservación exactas, y las exactas son éstas:

  • Energía/Momento
  • Momento angular
  • Carga eléctrica
  • CPT

Además, hay una cantidad conservada más, que es algebraicamente más complicada

  • Fuerte carga de color

Ésta sólo es aplicable a distancias cortas, y te dice qué colecciones de quarks y gluones pueden convertirse en qué otras colecciones de quarks y gluones. Todos los objetos son neutros a largas distancias.

Además de estas leyes, existen otras dos leyes de conservación casi exactas:

  • Número generacional de leptones (número de electrones+neutrinos de cada generación)
  • Número de bariones (número de protones estables más neutrones)

Existen otras leyes de conservación que no son en absoluto exactas, pero que se mantienen gracias a las interacciones electromagnéticas y fuertes a bajas energías. Se trata de la paridad y la conjugación de cargas.

Todos los procesos que obedecen a las leyes de conservación exactas están permitidos en principio, aunque puedan tener una amplitud de probabilidad desvanecida.

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