являются ли частицы «узлами» или «изгибами» возбуждения в поле?

это моя мысленная картина того, как они путешествуют без среды, как (например, водяные волны) некоторые из них не могут оставаться на месте, почему у них есть свойства волн и частиц, эквивалентность энергии/массы, сохранение и т. д. это также может охватывать неопределенность - я слышал, что все волны имеют соотношение неопределенностей (скажем, в их спектре мощности), но я не понимаю, почему — кажется, что мы можем обсуждать волны с абсолютной точностью.

Принцип неопределенности не говорит, что мы «не можем обсуждать волны с абсолютной точностью».
Это было бы разумным описанием инстатона в простой модели «упруго связанных поперечных осцилляторов» , но я не хочу писать реальный ответ, потому что я был бы не в своей тарелке.

Ответы (3)

частицы являются обычными квантами соответствующих квантовых полей - без каких-либо узлов или других топологически нетривиальных особенностей. (Вы должны привыкнуть к корпускулярно-волновому дуализму, вероятностям и принципу неопределенности — это фундаментальные особенности окружающего нас мира.)

Однако это верно только для «слабо связанных частиц», которые непосредственно описываются лагранжианом, состоящим из «свободных полей» плюс «слабых взаимодействий». С другой стороны, может быть много других объектов, которые являются не просто квантами волн, а имеют на себе «узлы».

Мы говорим, что они являются топологическими дефектами. Чаще всего можно взять исходные поля и записать классическое решение уравнений движения, которое топологически нетривиально. Результирующая конфигурация полей должна существовать и в квантовой теории. Он сохраняется благодаря нетривиальной топологии.

В одном пространственном измерении топологически нетривиальная конфигурация — это конфигурация, которая перемещает скалярное поле от одного локального минимума потенциала к другому при движении слева направо; это известно как «излом».

В двух пространственных измерениях существуют решения, известные как «вихри» (или один «вихрь»), в которых при круговом обходе центра решения поле движется по несжимаемой кривой в конфигурационном пространстве.

Аналогичным образом в трех пространственных измерениях мы находим магнитные «монополи», которые также являются своего рода «узлами» на полях. В более общем смысле топологические дефекты, соответствующие реальным объектам, известны как солитоны. Это контрастирует с «инстантонами», которые представляют собой объекты, локализованные в евклидовом пространстве-времени; они описывают не статические объекты, а скорее особые истории, которые вносят вклад в различные амплитуды вероятности для процессов, возникающих в один «момент» времени.

Еще одним классом топологически нетривиальных конфигураций являются скирмионы, и если вы хотите увидеть представителя, который действительно близок к вашим «узлам», см. статью о связанных пятибранах в М-теории:

http://arxiv.org/abs/hep-th/9803108

В квантовой теории такие объекты, как солитоны, особенно монополи, могут вести себя неотличимо от исходных квантов. Иногда между ними существует полная симметрия — самый известный пример — S-дуальность калибровочных теорий в 4-х измерениях. Электрически заряженные частицы, такие как gauginos, обмениваются магнитными монополями - солитонами - как связь. г меняется на 1 / г .

Все эти вещи, если все сделано правильно, по-прежнему удовлетворяют всем постулатам квантовой механики, таким как ненулевые коммутаторы между наблюдаемыми (принцип неопределенности). В теории струн к топологическим дефектам относятся такие объекты, как D-браны, NS5-браны, а в экстрамерных теориях вообще существуют и особые «связанные» конфигурации метрики, такие как монополи Калуцы-Клейна (магнитные монополи, вытянутые в дополнительные размеры).

С наилучшими пожеланиями Любош

На самом деле это не так уж и далеко от истины, хотя я не уверен, что «узел» или «излом» — лучшее слово. Квантовая теория поля, лучшая теория, которая у нас есть в настоящее время для описания частиц, говорит, что частицы соответствуют возбуждениям поля, которые чем-то похожи на волны в воде; вы могли бы считать поверхность пруда «взволнованной», когда она не плоская. Как и в случае с водными волнами, для этих волнений существует бесконечное множество «форм». Например, у вас может быть повторяющаяся волна, в которой поверхность воды движется вверх и вниз по большой площади, или у вас может быть только один волновой фронт, который просто распространяется по воде, не сильно расширяясь. Первый случай довольно типичен для таких вещей, как световые волны, а второй — для частиц материи.может иметь любой из различных типов возбуждения.

Кстати, согласно специальной (и общей) теории относительности даже неподвижный объект движется во времени. Итак, все эти возбуждения так или иначе перемещаются в пространстве-времени. Но только некоторые из них (возбуждения в полях, соответствующих безмассовым частицам) могут перемещаться в пространстве так, что нам кажется, что они движутся со скоростью света.

для топологических дефектов - на что, по-видимому, ссылается ОП - «узел» и «ссылка» являются соответствующими терминами.
На самом деле, похоже, это не то, чего хотел ОП, но, тем не менее, я рад увидеть ответ Любоша.

Короткий ответ - нет. Частицы подчиняются очень важному свойству, называемому «принцип кластерного разложения», в то время как те типы комков, о которых вы упомянули, этого не делают.

Это означает, что если у вас есть частица в качестве возбуждения теории, вы вполне можете иметь состояние двух частиц в качестве решения, когда их разделение достигает бесконечности. Это важный компонент для расчета S-матриц и сечений (это почти все, что полезно в экспериментах по столкновению частиц). Это, вообще говоря, неверно для этих расширенных решений.

Дальнейшие подробности можно найти в прекрасной книге «Аспекты симметрии» Коулмана. См. раздел 6.2.3: Комки похожи на частицы (почти).

являются ли частицы «узлами» или «изгибами» возбуждения в поле?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v