Существуют ли частицы согласно квантовой теории поля?

Я читал, что в КТП существуют только поля, и колебания в этих полях — это то, что мы видим как частицы. Так что в этом смысле мы можем просто полностью игнорировать понятие частиц и просто думать о них как о флуктуациях полей?

Да. Хотя из практических соображений лучше рассматривать частицы как частицы.
Квантовые поля измеряют вероятность обнаружения частицы. Если я получу письмо по почте сегодня с вероятностью 50%, что из двух имеет физическое существование, письмо или вероятность того, что я его получу? Сначала вы должны определить, что означает «существует». Если «существует» означает «наблюдается», то квантовых полей не существует. Даже если вам удастся определить «существование» настолько широко, что оно будет включать математические абстракции как физически существующие объекты, частицы все равно останутся более фундаментальными.

Ответы (2)

Я думаю, что это во многом вопрос терминологии.

Способ, которым обычно преподают КТП, описывает поля в терминах фоковских состояний, и именно возбуждения этих фоковских состояний описывают частицы. Обратите внимание на мою терминологию: я не говорю, что частицы являются возбуждениями фоковских состояний, я говорю, что они описываются возбуждениями фоковских состояний. Квантовое поле является операторным полем, то есть математическим объектом, и трудно понять, как этот математический объект может иметь возбужденные состояния, которые на самом деле являются наблюдаемыми частицами.

Но затем Стивен Вайнберг в своих книгах по КТП начинает с состояний частиц, а не с поля, т.е. прямо противоположный подход. Так что не очевидно, что мы можем утверждать, что поле — это фундаментальный объект, а частица — лишь его проявления.

В конце концов, мы можем экспериментально наблюдать объекты, которые мы называем частицами , и вопрос о том, как именно мы описываем их математически, кажется довольно абстрактным.

Но эффект Унру говорит вам о проблемах с отношением к частицам как к фундаментальным. Поэтому предпочитайте все поля.
@AHusain Наблюдался ли эффект Унру?
Я понимаю, что мы наблюдаем частицы, но разве то, что мы наблюдаем, неправильно? Например, мы интерпретируем то, что наблюдаем, как частицы, но на самом деле это просто вибрации в каком-то поле?
@safesphere Посмотрите на тупые (звуковые) дыры. Имеет ли дело с фононным полем.
@Cleo Неважно, какой ярлык вы на них наклеите. Дело в том, что мы наблюдаем согласованные объекты с четко определенными и стабильными параметрами. Например, все электроны идентичны с точки зрения того, что они имеют одинаковую массу, 1/2 спина, электрический заряд, заряд электрона/лептона. «Частицы» не означают «шарики», это не главное. Дело в том, что мы никогда не наблюдаем «половину электрона», или «0,1 электрона», или «1,5». Это всегда один или, если больше, то целое число из них. Вы можете думать о них как о «вибрациях поля», но это «поле» никто не наблюдал. [...]
@Cleo Кроме того, квантовые поля не наблюдаемы по самой своей природе, потому что они предсказывают вероятность наблюдения частицы. Например, если вы бросаете кости и вычисляете вероятность определенного исхода, то, как бы тщательно вы ни наблюдали, вы никогда не увидите «вероятность» как физический объект. То, что вы увидите, — это физические игральные кости в определенной конфигурации. Итак, опять же, вы можете называть частицы «возбуждениями поля», но это не изменит того факта, что если существуют = наблюдаются, то частицы (или «возбуждения», если хотите) существуют, а квантовые поля — нет.
@safesphere, поэтому, чтобы было ясно, частицы и вибрации поля, по сути, описывают одну вещь, а именно то, что вы сказали, «наблюдайте за согласованными объектами с четко определенными и стабильными параметрами», поэтому вы не можете игнорировать ни один из терминов.
Частицы явно подчиняются тому, что им говорят поля, но «неохотно», в случайном порядке. Так что в каком-то особом смысле поля «реальны» и должны каким-то образом «существовать» где-то, на другом плане существования, чем мы. Как будто существует отдельная реальность математических абстракций, стоящая поверх нашей физической реальности и отвечающая за нее. Никто не знает, как это работает. Экспериментаторы наблюдают за частицами. Математики поклоняются квантовым полям и осуждают физическую реальность. Вот почему существует более 20 интерпретаций квантовой механики. Гигантская компьютерная симуляция может быть возможным объяснением.
Каким образом мы наблюдаем частицы как таковые. В плане того, что они маленькие твердые комочки, я имею в виду. Если это не так, то это не настоящая частица.

Чтобы ответить на вопрос прямо, да. Я не согласен с ответом Джона: поля, безусловно, имеют фундаментальное значение в КТП - Вайнберг начинает с истории, а интуиция рассеяния читателя - с КТ, но его тома определенно основаны на полях. В некоторых случаях совершенно неправильно говорить о частицах, поэтому различие важно.

Частица описывает явление возбуждения квантового поля, где лежащая в основе математическая структура представляет собой структуру реального/комплексного/спинорного поля над некоторым пространственно-временным многообразием. У Вайнберга есть обсуждение малых групп, которое, как мне кажется, очень элегантно связывает два понятия: состояния частиц помечаются их представлениями малых групп. Например, квантово-механический спин можно рассматривать как маленькую группу SU(2), связанную с вращательной инвариантностью в конкретной системе отсчета. Таким образом, состояние частицы будет обозначаться импульсом в системе отсчета и представлением SU(2), которое выражается полуцелыми числами. Это один из способов представить квантовые числа энергии и спина с точки зрения КТП.

Обычно можно мыслить феноменологически — локальное возбуждение поля Дирака, конечно, можно рассматривать как частицу. Что, если у меня есть сильно взаимодействующая теория? Что, если у меня есть коллективные возбуждения? Что, если я хочу поговорить о неместных операторах? Интуиция частиц подведет вас, чем глубже вы погружаетесь в тонкости КТП. Кто-то может возразить, что эта интуиция является ценным инструментом обучения, особенно вытекающим из КМ, но вы должны думать о ней как о тренировочных колесах и покончить с ними как можно скорее, если вы интересуетесь теорией высоких энергий.

Существуют ли частицы согласно квантовой теории поля?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v