Puede una partícula elemental ser reducido a sus propiedades?

Question

Por ejemplo, es un quark simplemente su particular de la misa, 2/3 de la carga eléctrica y 1/2 giro? Me preguntaba si había una correspondencia 1:1 con una de las partículas y sus propiedades, pero me di cuenta de un gluon es el mismo que el de un fotón en estos tres aspectos. Sin embargo, a mi entender, es que los gluones se supone que no tienen masa, por lo que no estoy seguro de cuánto conjetura está involucrado.

También estoy seguro de si hay otros conocidos, propiedades generales compartidos por las partículas elementales, donde los gluones y los fotones son diferentes. Pensé que tal vez el color cargo podría ser una cosa, pero sólo los quarks y los gluones tienen. De nuevo, los neutrinos no tienen carga eléctrica, sin embargo, la carga eléctrica parece ser considerada más o menos universal, así que no estoy seguro de lo que debe considerar descabellada.

Answer 1

En realista QFT, campos o de su interacción ley corresponden en su mayoría a representaciones irreducibles de algunos grupos de simetría.

Si asumimos libre de teoría, sólo hay una importante simetría: es de Poincaré simetría (es la parte más importante de la simetría en el plano espacio-tiempo de cada campo de la teoría debe satisfacer). Poincaré simetría conduce a la afirmación de que el libre de partículas de los estados se refiere a la representación irreducible con la masa y spin (helicidad). En este caso podemos caracterizar partículas sólo por su masa y spin. Así que si ponemos todas las constantes de acoplamiento a cero, realmente no distinguir los gluones y los fotones, porque ellos son el espacio-la inversión de la masa invariante de la representación del grupo de Poincaré con helicidad.

Cuando nosotros nos encargamos acerca de los campos de interacción, solemos decir que hay algunos requisitos en términos de interacción en el lagrangiano. En general, sólo hay un requisito obligatorio: los términos de interacción debe ser invariante de Lorentz. Pero a veces (especialmente en casos realistas) ley de la interacción se basa en algún grupo de simetría. Por ejemplo, EM interacción se basa en U(1) local de la simetría de lagrange, QCD se basa en el local de la $SU(3)$ simetría etc. Pero para llegar locales simetría debemos en primer lugar tener globales correspondientes simetría (gratis la teoría en el caso de las teorías descritas anteriormente), que nos dice que la lagrangiana es sin cambios en las series de campo de las transformaciones. Global de la invariancia nos dice que existen correspondiente operador que conmuta con el hamiltoniano de libre teoría. Esto significa que en un caso de interacción de la partícula se caracteriza no solo por la masa y spin, pero también por el conjunto de cargos.

Así que (en mi opinión) en general, si su QFT teoría se basa en representaciones irreducibles de los productos de los grupos (de Poincaré simetría $\otimes $interna simetrías), entonces usted puede caracterizar su partícula por un conjunto de números. Otra cosa será realizado por la simetría.

Answer 2

En realidad no, al menos no si usted desea permanecer con propiedades que normalmente asociado a las partículas.

Eso es porque las partículas no son los objetivos fundamentales de las teorías cuánticas del campo, pero los campos.¹ Hay más a la teoría de las cargas y masas. Para cada grupo de simetría de la teoría, el campo debe transformar en una representación de ella. Ahora, usted puede asociar a las representaciones de hecho una especie de cargos, y a menudo se pueden etiquetar con ella -, pero el resultado de la transformación en no trivial de la representación de un no-Abelian simetría es que de repente son más los "colores" del campo, pero esto no se traduce directamente en un medibles propiedad de las partículas.

Por ejemplo, desde los gluones son los bosones de gauge de una $\mathrm{SU}(3)$ simetría, y transformar en el adjunto, hay ocho posibles independiente gluon estados que comparten todo, excepto su "color". Sin embargo, el color no es un observable cosa, ya que no es gauge invariante, por lo que en realidad no tiene sentido hablar de este color como una propiedad real de una partícula desde un medidor de transformación, que, por definición, no cambia nada, acerca de la física, se puede poner en un estado de cualquier color en un estado de cualquier otro color.

Desde la representación de hacer han cuantificable que influye en la dispersión de las secciones transversales, entre otras cosas, que son una propiedad relevante del campo. Sin embargo, no se traducen en una propiedad de la partícula otros de "la partícula es un estado que se transforma en esta representación".

También, lo permitido/prohibido interacciones son también no codificada en esta interacciones, al menos no totalmente - usted necesita examinar los correspondientes términos de interacción en el Lagrangiano para averiguar si el Lagrangiano como un conjunto invariante bajo todas las simetrías. Esencialmente, usted terminaría codificación de toda la información en el Lagrangiano/Wightman funciones/cualquier otra cosa que piensa define un QFT y llamarlas "propiedades de la partícula". La interacción del contenido de la teoría no es realmente una propiedad de las partículas, y ni siquiera de los campos, pero de la teoría.

Usted puede jugar el juego de palabras que los campos de las teorías con diferentes interacciones entre ellos son diferentes campos, pero en realidad, es sólo un juego de palabras, no hay nada profundo para ver.

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^{1Nota el "de las teorías cuánticas del campo". Sea o no las partículas son, en algún sentido vago, el "fundamentales de los objetos de la naturaleza", no es la cuestión aquí.}