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¿Cuál es la diferencia entre las fluctuaciones cuánticas y las fluctuaciones térmicas?

Comenzar con un simple escalar campo de Lagrange $\mathcal{L}(\phi)$ a cero de temperatura $T = 0$, que tiene un oculto de la simetría y de forma espontánea a romper. Por el procedimiento estándar de un campo de $\phi$ es redefinido

$$\phi \rightarrow \langle \phi \rangle + \phi',$$

donde $\phi'$ es una fluctuación cuántica alrededor de un valor constante $\langle\phi\rangle$. El valor de la constante $\langle \phi \rangle$ se denomina condensado (en vacío o expectativa) el valor del campo $\phi$. (Por ejemplo, en el caso de pions y sigma mesones ($\mathcal{L}$ es lineal sigma modelo de Lagrange) fluctuaciones $\phi'$ son de tipo físico pions y sigma mesones, con pion condensado igual a cero, y sigma meson de condensado igual a $\langle \sigma \rangle = f_\pi$.)

La espontánea ruptura de simetría tiene el mismo aspecto para $T \neq 0$ escalar la teoría de campo. De nuevo, nos redefinir el campo de $\phi \rightarrow \langle \phi \rangle + \phi'$ y obtener física de partículas $\phi'$ como las fluctuaciones alrededor del condensado, que ahora es la temperatura de la variable dependiente; y que puede servir como un parámetro de orden de la teoría. (Por ejemplo, en el caso de sigma mesones y pions, el condensado $\langle \sigma \rangle $ desaparecerá en el quirales temperatura de punto, mostrando la existencia de la fase quiral de la transición).

Así que mi pregunta es, son las fluctuaciones cuánticas $\phi'$ (es decir, la física de partículas) de la misma en $T = 0$ $T\neq0$ teoría del campo? O son de algún modo "mixto", por lo que son térmicos y las fluctuaciones cuánticas? Además, el diagrama de aquí http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/06/QuantumPhaseTransition.png básicamente dice que cuántica y clásica (crítica) el comportamiento es la misma cosa, que se suma a mi confusión.

Por supuesto, si estoy totalmente perdido el punto, espero que alguien pueda explicar de una mejor manera lo que es el concepto de la ruptura de la simetría y la aparición de un condensado (y de la física de partículas).

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Eric Drechsel Puntos 111

Un simple (y muy precisa), la respuesta es que las fluctuaciones cuánticas son las fluctuaciones que existen en el cero de temperatura. Lo que significa es que incluso en el cero de temperatura, puede haber fluctuaciones en las mediciones de las características observables, lo que no ocurre en los sistemas clásicos en cero de temperatura, debido a la no conmutatividad de la dinámica y el potencial de las partes de la Hamiltoniana. (Aunque frustrados por los sistemas clásicos y cuánticos de sistemas Hamiltonianos descrito por sólo commutating operadores ligeramente complicar esta imagen).

Por supuesto, a temperatura finita, habrá dos tipos de fluctuaciones, y cómo desmontarlos (es decir, saber qué parte de las fluctuaciones cuánticas o térmica) es todavía un sujeto activo de investigación.

En una térmica QFT, se trata de campos de $\phi(\tau,x)$ $\tau$ el tiempo imaginario que sirve para codificar la quantumness del sistema (cuando la construcción de la ruta integral). En particular, se ve que el si $\phi(\tau,x)$ es independiente del tiempo (pero todavía depende de $x$), la teoría del campo se ve como un clásico de estadística de la teoría del campo, y que por eso la gente a veces dice que este tiempo-independiente de campo (o el cero Matsubara campo de frecuencia) es la música clásica. Esto, sin embargo, no nos está diciendo que la fluctuación térmica es o quantum. No creo que es fácil de decir (ver arriba).

Sobre el diagrama de fase: en el cero de temperatura, la transición es, obviamente, impulsado por las fluctuaciones cuánticas. Una manera de ver que es que las frecuencias son continuas (en lugar de discreto a temperatura finita), de modo que siempre hay un gran (de hecho infinito) número de quantum modos de participar a la baja energía de la física, incluso cuando la energía baja de la escala (es decir que la brecha), se desvanece a medida que uno se acerca más y más a la transición.

Para un número finito de la temperatura de transición de fase, siempre hay un valor de la brecha, más pequeño que el de la temperatura, y por lo tanto el quantum de los modos (con la no-cero Matsubara frecuencias) son ajustadas a cabo por la temperatura, y que no pueden participar a la crítica de la física de la transición. Pueden ser integrados, y uno se queda con un clásico (térmica) la teoría de campo con normaliza los parámetros.

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