КТП и энергия вакуума [дубликат]

КТП моделирует каждую частоту, которую может иметь частица, с помощью гармонического осциллятора КМ. Это имеет энергию основного состояния$\frac{1}{2}\hbar \omega$в котором нет ни одной частицы. Таким образом, ответ на ваш вопрос заключается в том, что хотя энергия основного состояния отлична от нуля, частиц нет.

Возможно, будет интересно обратить внимание на проблему космологической постоянной ( https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmological_constant_problem ). В нем говорится, что интегральная энергия основного состояния электромагнитного поля равна$10^{123}$ $J/m^3$, что подразумевало бы вселенную размером с футбольный мяч. Мы все знаем, что он размером как минимум с целый стадион!

Согласно квантовой теории поля, все «частицы» являются колебаниями собственных полей.

Это неверно: согласно КТП, все пространство-время покрыто полями, представленными решениями свободных частиц соответствующего уравнения квантовой механики: Дирака для фермионов, Клейна Гордона для бозонов и квантованного Максвелла для фотонов. В таблице стандартной модели физики элементарных частиц существует поле во всем пространстве-времени для всех частиц . Простые волны имеют колебания, но они находятся в пространстве комплексных чисел и никак не измеримы .

В этих полях операторы рождения и уничтожения распространяют частицы, что позволяет писать диаграммы Фейнмана для представления интегралов, необходимых для получения измеримых величин: частиц, рождающихся и уничтожающихся в вершинах диаграммы. Эти интегралы предсказывают измеримые величины для взаимодействий частиц и подтверждаются данными до сих пор.

Свободная частица сама по себе не может быть представлена ​​плоской волной, потому что свободные частицы локализованы в природе, смотрите на эти одиночные электронные следы. . Для описания отдельной частицы в лаборатории необходимо представление волнового пакета, то есть распределение импульсов, чтобы иметь возможность получить математическую модель частицы в разумном пространственно-временном местоположении. Обратите внимание, что это означает заданный импульс с разбросом, соизмеримым с неопределенностью Гейзенберга.

эти поля имеют флуктуации во времени и никогда не могут иметь «нулевую» энергию.

Энергия должна подаваться, чтобы получить измеримые, наблюдаемые эффекты от вакуумных петель. Все перечисленные «успехи» в использовании петлевых диаграмм имеют энергию, обеспечиваемую падающими реальными частицами.

Экспериментально подтверждены многие физические эффекты , связанные с нулевой энергией, такие как спонтанное излучение, сила Казимира, лэмбовский сдвиг, магнитный момент электрона и рассеяние Дельбрюка. Эти эффекты обычно называют «радиационными поправками».

ты спрашиваешь:

Почему мы не видим случайных вспышек света в межзвездном пространстве из-за того, что электромагнитное поле получает достаточно энергии для формирования фотона?

Откуда брать энергию? Поле фотонов само по себе не имеет импульса, это просто «система координат» для падающей частицы с импульсом. Чтобы оператор мог работать с полем и создавать частицы, энергия должна быть каким-то образом подведена. (Для реального фотона, пришедшего из космоса, выбранный здесь ответ актуален)

Молниеносные обсуждения вакуумных петель, независимых от реальных частиц, касаются космологических моделей, где энергия будет поставляться за счет темной энергии или чего-то в этом роде, но это исследовательские модели, а не стандартные.

Поля (или координаты и импульсы) флуктуируют; энергии нет. Вакуум — это собственное состояние с определенной энергией. К тому же, по определению, это основное состояние - низшая энергия. Что там будут наблюдать, если возбуждения нет по определению?

Вакуумное состояние ортогонально каждому вектору, содержащему частицы, поэтому вероятность перехода равна$0$: вы нигде не можете увидеть частицы, созданные из вакуума.

Операторное число частицы допускает вакуум как собственный вектор 0, поэтому, измеряя его, вы всегда получаете 0.

То, что вы можете видеть в вакууме, это, например, явления поляризации вакуума , которые можно описать (но, на мой взгляд, это не что иное, как мощный, но ненужный теоретический взгляд) как взаимодействия реальных частиц, например, фотонов с «виртуальными частицами» другого поля. (поле Dirc), которое остается в вакуумном состоянии. Это явление на самом деле сильно связано с типом взаимодействия (я имею в виду$\overline{\psi}\gamma_\mu\psi A_\mu$) между электронами и фотонами.

Энергия вакуумного состояния не определена в КТП, если вы не используете первый шаг процедуры перенормировки (нормальное упорядочение). Это сразу приводит к$0$для перенормированного тензора энергии напряжений свободной теории.

В искривленном пространстве-времени картина усложняется, и, в принципе, можно иметь некую ненулевую плотность, которая может вносить вклад в измеряемые значения некоторых величин, таких как космологическая постоянная, которую можно рассматривать как конечный контрчлен перенормировки тензор энергии напряжения в состоянии Адамара.