Fuentes y detectores de partículas en la teoría cuántica de campos

Question

Estoy buscando un recurso que exponga claramente los conceptos de fuente de partículas y detector de partículas en el contexto de la teoría cuántica de campos. Quiero entender Irreversibilidad en este contexto.

Answer 1

Típicamente se piensa que las fuentes están en el pasado infinito, y la detección en el futuro infinito; entonces se aplica una descripción de matriz S reversible. Para los fotones, se puede encontrar un tratamiento correspondiente de fuentes y detectores en el tratado de Mandel y Wolf sobre óptica cuántica. Pero su tratamiento no da ninguna pista sobre la irreversibilidad.

[Editar] La detección es siempre irreversible; nada cuenta como detectado a menos que haya un registro irreversible de ello. No hay ninguna explicación realmente buena desde los primeros principios de cómo se logra un evento de detección irreversible. Del artículo de 1999 ''Some problems in statistical mechanics that I would like to see solved'' por Elliot Lieb https://doi.org/10.1016/S0378-4371(98)00517-2 :

El proceso de medición en mecánica cuántica no se comprende del todo, ni siquiera después de tres cuartos de siglo de reflexión por parte de los pensadores más profundos. En cierto nivel, los problemas de la medición mecánica cuántica están relacionados, de forma distante quizás, con los problemas de la mecánica estadística de no equilibrio. Varios modelos (por ejemplo, el láser) así lo indican, pero la conexión, si es que existe, no está clara y me gustaría ver más luz sobre el tema.

Pero mira
https://arxiv.org/abs/quant-ph/0702135
https://arxiv.org/abs/1107.2138

Una discusión teórica de la irreversibilidad requiere un tratamiento de mecánica estadística. Esta modelización más detallada se realiza en la práctica en una aproximación hidrodinámica o cinética. Éstas tratan las fuentes como generadores de haces con una distribución extendida en el espacio o en el espacio de fase, respectivamente. La dinámica de ambas descripciones es irreversible y puede calcularse en términos de $k$ -partícula irreducible ( $k$ PI) Diagramas de Feynman para $k=1$ y $k=2$ respectivamente.

La descripción cinética se basa en las ecuaciones de Kadanoff-Baym en el formalismo 2PI Schwinger-Keldysh (CTP). Las ecuaciones de Kadanoff-Baym son ecuaciones dinámicas para las funciones de Wightman de 2 partículas y su análogo ordenado, y se utilizan en la práctica para modelar experimentos de colisión de iones pesados de alta energía. Véase, por ejemplo
https://arxiv.org/abs/hep-th/9605024
y los debates en
Buena lectura sobre el formalismo de Keldysh
¿Qué se sabe de la electrodinámica cuántica en tiempos finitos?

La descripción hidrodinámica se basa en el enfoque 1PI más simple, pero es (que yo sepa) se utiliza sobre todo teóricamente; véase, p. ej,
Reseñas de Física Moderna 49, 435 (1977)
y los periódicos
https://arxiv.org/abs/hep-ph/9910334
https://arxiv.org/abs/hep-ph/0101178
https://arxiv.org/abs/gr-qc/9805074