До какого атомного номера они смогли точно смоделировать Стандартную модель?

Я инженер-электрик. Я взял только немного современной физики. Один вводный курс для второкурсников и один курс по физике твердого тела. Думаю, я также прошел курс по астрофизике. Но никакого основного курса физики по квантовой механике или физике элементарных частиц. В твердом состоянии мы сделали частицу в ящике и частицу с конечным барьером потенциальной энергии.

Помимо частицы в ящике и своего рода маятниковой модели (осциллятора), частицы и барьера, я увидел применение уравнения Шрёдингера к атому водорода, и это было достаточно мерзко с математической точки зрения.

Итак, какие атомы может точно моделировать Стандартная модель с ее 25 фундаментальными константами (согласно Джону Баезу )? Я полагаю, мы сделали гелий и, возможно, литий, я не знаю.

Какое максимальное атомное число атомов они действительно хорошо смоделировали количественно?

Если этот список включает в себя углерод и кислород (я бы этого не ожидал), то у меня есть вопрос относительно этого тройного альфа-процесса .

Итак, кроме того, могу ли я спросить, смог ли кто-нибудь, используя Стандартную модель, смоделировать на компьютере «приготовление элементов», происходящее в звездах? как симуляция превращения бериллия и гелия в углерод (с возбужденным состоянием)?

Я попытался ответить вам ниже, но что касается тройного альфа-процесса, он, похоже, не связан со стандартной моделью. Тройной альфа-процесс был обнаружен экспериментально, и ядра с таким энергетическим масштабом, вероятно, лучше всего описываются нерелятивистски, поэтому «стандартная модель» не подходит для этой работы. Например, перейдите к 14.12.3 на eng.famu.fsu.edu/~dommelen/quantum/style_a/ntsm.html , чтобы увидеть модель оболочки, примененную к Oxygen. Я предполагаю, что этого достаточно для моделирования различных деталей тройной альфы.
каким-то образом эти энергетические уровни для первого возбужденного состояния 12 С 7,656 МэВ и уровни энергии для основных состояний 8 Б е и 4 ЧАС е должно быть возможно вывести из фундаментальной физики и описания атомов, чтобы экспериментальные результаты подтвердили теоретический результат. какая физика будет управлять этим. в значительной степени, я думал, что мы читали, что вся реальность (о которой мы знаем) описывается либо СМ, либо GR, и это не GR.
Вы в основном говорите о вычислительной проблеме сейчас. У нас нет свидетельств каких-либо дальнейших взаимодействий в природе, помимо SU(3)xSU(2)xU(1) и гравитации, но это не значит, что мы можем фактически предсказать каждый отдельный уровень энергии в сложной системе, такой как атом углерода, с самого начала. принципы. Это все равно, что просить микробиолога определить основные потребности человека в питании. Да, в принципе у нас есть вся основная информация , но ее слишком сложно рассчитать за конечный период времени или с помощью современных методов.
ладно, этот последний комментарий адресован и отвечает на мой вопрос. так что мы не можем (пока) сделать то, о чем я спрашивал для углерода. Я почти уверен, что мы смогли определить энергетические уровни некоторых атомов меньшего размера, не так ли?

Ответы (1)

Очень широкий обзор ответа - стандартная модель на самом деле не описывает никаких ядерных взаимодействий. Когда вы говорите о частице в ящике и уравнениях Шрёдингера, это не так.то, что большинство людей назвало бы «стандартной моделью». Стандартная модель описывает фундаментальные взаимодействия — между кварками, глюонами, лептонами (электронами) и бозонами, переносящими взаимодействие (W, Z и Хиггс). Чтобы описать ядро ​​атома из первых принципов, нам нужно было бы, по крайней мере, иметь возможность сделать это с протоном и нейтроном, что до недавнего времени было невозможно, потому что мы не знали точного состава их частиц. Теперь, используя решеточную КХД (особый приближенный численный метод), можно моделировать как протоны, нейтроны, так и другие простые барионы (см. ссылку на статью в комментариях ниже). «Является ли КХД на решетке частью стандартной модели?» это вопрос, выходящий за рамки моего ответа.

Итак, это буквальная интерпретация вашего вопроса, принимая «Стандартную модель» за первые принципы + константы (25 из них, по одному учету). Но если мы добавим к этому некоторые частные приближения, мы сможем получить ядра, а если мы добавим к этому эффективную теорию поля + содержание частиц, которые составляют основу ядерных моделей (жидкая капля и оболочка, например), мы сможем точно описать значительную часть периодической таблицы.

Что значит «значительная часть»? Ну, это также зависит от того, что вы подразумеваете под «точно», но, например, есть пакет под названием «FLYCHK» (о котором я только что узнал из Google), который может моделировать плазму атомов до Z = 26 (железо).

вы неправильно поняли, что я хотел сказать. Уравнение Шредингера — это КМ. но разве QM не является частью стандартной модели? или что-то сводящее к QM? потому что я продолжаю читать, что Стандартная модель — это текущее описание всего атомарного и субатомного. я был уверен, что QM является частью Стандартной модели.
Что ж, я бы считал КМ набором принципов, тогда как «стандартная модель» — это набор принципов плюс фундаментальные константы плюс симметрии. Но как набор принципов СМ в соответствующих пределах сводится к QM. Я интерпретировал ваш вопрос как вопрос о первых принципах, а мы не можем описать какие-либо атомы из первых принципов, потому что нам нужно использовать партоновую модель для протона, которая исходит из экспериментальных данных и феноменологии.
Для ясности я должен был использовать «Квантовую теорию поля» (КТП) как набор принципов, сводящихся к КМ в соответствующих пределах. Добавьте содержимое частиц в QFT, и вы получите стандартную модель, а если вы добавите содержимое частиц в QM, вы получите модели в ядерной физике.
Спасибо. теперь можно количественно моделировать атомы углерода с помощью КТП, или этот атом со всеми его частицами слишком сложен для моделирования?
в общем, можем ли мы смоделировать протон ab-initio в КТП? science.sciencemag.org/content/347/6229/1452
@WillyBillyWilliams О, здорово! Я знаю об этом проекте, но не о его успехе. Итак, я могу изменить свои утверждения, включив в них моделирование как ядер, так и простых барионов!
@robertbristow-johnson: Я вскоре изменю свой ответ на основе статьи, указанной выше, но похоже, что, хотя мы можем моделировать протоны, нейтроны и простые барионы с помощью КТП (технически решетчатая КХД), мы не можем моделировать что-то вроде атом углерода.
До какого атомного номера они смогли точно смоделировать Стандартную модель?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v