¿En qué medida el concepto de "partícula" en QFT se corresponden con el concepto de "partícula" en la física experimental?

Question

Mi comprensión de la "partícula" concepto en la Teoría Cuántica de campos es que describe algo

• infinito en extensión en el espacio (y también el tiempo?)
• no tener concepto de trayectoria (en cualquier sentido)
• (posiblemente) efectivamente inmutable o no tener ninguna extensión temporal, como conceptos matemáticos / global declaraciones acerca de una modelo / coordenadas, o, posiblemente, un mínimo de existencia, por ejemplo, sólo binario existencia o cardinalidad pero ciertamente no de las propiedades de una partícula individual de nivel

En la física experimental, en particular, incluidas las zonas de tratar con los fenómenos íntimamente ligada a P. F. T., existe un concepto de una "partícula" que es la que sigue convencional el uso del inglés, como bien se mencionó en la respuesta a esta pregunta.

• localizada en el espacio
• tener una clara trayectoria (en condiciones apropiadas)
• habiendo definido las propiedades (hasta cierta incertidumbre) que varían con el tiempo (posición, velocidad, energía, etc.)
• observó en bubble tanks como un ejemplo concreto

No estoy preguntando cual de estas definiciones es "correcto" el uso de la palabra. No estoy tratando de conseguir una correcta caracterización de fenómeno; estoy seguro de que he tergiversado ellos en algunos aspectos, pero que no importa como usted puede entender lo que me estoy refiriendo. Lo que me interesa es hacer estos corresponden a la misma cosa.

Soy consciente de la dualidad onda-partícula básica de la mecánica cuántica, pero en este caso parece que la gente simplemente está hablando de cosas diferentes. Son estos relacionados con la misma forma "campos" están en las matemáticas y la física (lingüísticamente sólo)? Son perspectivas diferentes de la misma cosa? O son tal vez en los extremos opuestos de una escala conceptual?

Gracias

Answer 1

Su descripción de lo que una partícula se ve como en la teoría cuántica de campos no es exacto, pero usted podría ser perdonado por conseguir que la impresión de un primer curso.

En resumen, la teoría cuántica de campos es un mecánico-cuántica de la teoría que describe un número arbitrario de partículas. Para empezar, tenemos que especificar lo que los estados cuánticos son. Esto se hace mediante la construcción del espacio de Fock, que es aproximadamente $$H = H_0 \oplus H_1 \oplus H_1^{\otimes 2} \oplus H_1^{\otimes 3} \oplus \ldots$$ donde $H_0$ contiene un solo vacío, y $H_1$ contiene las posibles partículas de los estados, y $H_1^{\otimes 2}$ contiene el doble de partículas de los estados, y así sucesivamente.

Para su concreción, es útil para elegir una de las bases específicas para la partícula de los estados. En el caso de la física de partículas, estamos a menudo de que se trate con los experimentos de dispersión de las partículas que vienen desde el infinito con un muy bien definido impulso, así que empezamos el impulso. En base a esto, cada partícula es infinito en extensión espacial. Pero en física de la materia condensada, usted puede colocar cables en todo lo sólido se están estudiando, por lo que usted puede hacer mediciones en la posición de base. En consecuencia la materia condensada, la teoría del campo a veces se introduce $H_1$ en la posición de base.

No hay ninguna diferencia fundamental, porque siempre podemos ir hacia atrás y adelante por las combinaciones lineales. El otro aspecto crucial es que, a partir del impulso de los estados, podemos formar finito wavepackets por superponer cercanos momenta. Wavepackets puede mover, como se muestra aquí, y tienen más o menos definida de trayectorias. Esto es cómo el modelo de los estados iniciales real de los experimentos de dispersión, donde nuestro collider, desgraciadamente, tiene un tamaño finito, debido a limitaciones de presupuesto.

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Para responder a tu pregunta en:

• Una partícula puede tener un montón de otras propiedades. Por ejemplo, una partícula puede llevar a una cierta vuelta o cargo; todo esto se cuenta en $H_1$.
• Las partículas de evolucionar en el tiempo, incluso cuando están en el momento autoestados. Por ejemplo, una partícula inestable caries. O, si usted tiene un estado con un electrón y un positrón en el momento autoestados, van a aniquilar.
• En el lenguaje coloquial la palabra 'partícula' está reservado para los estados en $H_1$ que razonablemente se localiza en la posición, mientras que la "dualidad onda-partícula" es nada más que la afirmación de que algunos estados en $H_1$ son localizados y algunos no lo son. Cuando se hace la teoría cuántica de campos, que acaba de llamar a todo en $H_1$ una partícula; no hay necesidad de dividir.

Answer 2

Es cierto que lo que medimos en los detectores de partículas no son los estados que normalmente utiliza para hacer los cálculos en QFT. El lugar en el segundo, más intuitiva de la noción de una partícula localizada aparece en la teoría es cuando se define la S-matrix, que relaciona el en y fuera de estados de un evento de dispersión. Estos se definen como bien separada de la onda-paquetes respectivamente lejos en el pasado y en el futuro lejano.

Resulta que se puede relacionar las dos imágenes -la teoría conveniente y relevante experimentalmente por medio de la LSZ fórmula.

Answer 3

Su descripción de la noción de una partícula en QFT es un poco off. Lo que usted describe es un QFT partícula en un impulso eigenstate. QFT también puede describir las partículas con menos degenerados de onda funciones. Estos son más fácilmente localizados y corresponden a lo que la etiqueta de la física experimental noción.