Как на самом деле выглядит фундаментальная частица? [закрыто]

Квантовые поля более фундаментальны, чем частицы, поэтому вам следует больше беспокоиться о том, как «выглядит» квантовое поле. Частицы — это просто кванты поля. Можно иметь поле без частицы, но не наоборот.

Классическое поле можно рассматривать как одно или несколько чисел в каждой точке пространства, которые могут меняться со временем. Например, электрическое поле представляет собой простой вектор в каждой точке, указывающий в некотором направлении в пространстве.

Квантовое поле сложнее визуализировать, потому что в каждой точке «живет» не набор чисел, а оператор в абстрактном математическом пространстве. Но еще важнее то, что поле распространяется на все пространство-время.

Например, все фотоны во Вселенной являются квантами одного и того же электромагнитного поля. И есть только одно электронное поле, протянувшееся через Вселенную, в котором все электроны являются его квантами.

Квантовую теорию поля может быть трудно понять, но она онтологически проста в том смысле, что лишь горстка квантовых полей (17, если считать их определенным образом) может объяснить огромное количество того, что мы наблюдаем.

Напротив, если вы думаете в терминах частиц, есть что-то вроде$10^{85}$из них, и это только в той части Вселенной, которую мы можем видеть!

Это ответ физика, работавшего в области экспериментальной физики элементарных частиц.

Физика — это наблюдение и измерение реальных чисел, которые математически моделируются различными способами, и, что очень важно, модель должна давать правильные прогнозы для всех новых установок экспериментов.

Физика элементарных частиц — это исследование очень малых измерений, в которых верна теория квантовой механики и где в моделях постулируется, что элементарные частицы, такие как электрон, имеют нулевые размеры и характеризуются различными квантовыми числами. Текущая модель, которая соответствует всем данным до сих пор, является стандартной моделью, и частицы видны в таблице.

Таким образом, «внешний вид» для физика элементарных частиц начинается с таблицы, т.е. частицы с нулевой массой характеризуются четырехкратным вектором импульса при взаимодействии с другими частицами, взаимодействия, ограниченные стандартной моделью.

«Взгляд» — это экспериментальная установка, которая измеряет взаимодействия и «сообщает» о существовании или отсутствии частицы. Недавним примером является открытие мезона Хиггса, открытие которого подтвердило долгосрочное предсказание стандартной модели.

Если вы хотите посмотреть, как частицы ведут себя в пузырьковой камере, посмотрите здесь, где их след выглядит так, как если бы макроскопические частицы оставляли след. Модель соответствует их первичному взаимодействию с квантово-механической моделью, в которой существует распределение вероятностей, предсказывающее волнообразное поведение вероятности рассеяния. Детекторы и «взгляд» стали более сложными в попытках увидеть взаимодействия при высоких энергиях ( малых расстояниях ).

Стандартная модель очень успешна, и это модель теории квантового поля. Его расчеты основаны на предположении, что все пространство в каждой точке описывается полем, математически моделируемым как плоская волновая функция элементарных частиц в таблице, над которой работают дифференциальные операторы. Операция либо создает, либо уничтожает частицы и лежит в основе диаграмм Фейнмана, т. е. всех расчетов стандартной модели.

Успех вычислений приводит большое количество физиков к мысли, что поле, приписываемое частице, является фундаментальным и «реальным». В математической модели это верно. На мой взгляд, не следует рассматривать математику как лежащую в основе реальность и утверждать, что она формирует природу. Человек изучает природу и находит модели, соответствующие наблюдениям. При фальсификации меняются математические модели, а не данные.