¿Mejores límites actuales en la no conservación del impulso?

No es sencillo probar experimentalmente la conservación del impulso, y muchos experimentos que parecen pruebas en realidad no lo son. Por ejemplo, en un sistema newtoniano de partículas idénticas que interactúan a través de colisiones, la conservación del momento se sigue simplemente de la invariancia galileana y la simetría de las colisiones en el marco del centro de masa. Por razones como estas, muchas pruebas de física de primer año de conservación del momento pueden no probarlo, ni siquiera aproximadamente, es decir, pueden no presentar ni siquiera la posibilidad lógica de falsificar la ley de conservación.

Un problema adicional es que las dos teorías fundamentales de la física, la mecánica cuántica y la relatividad general, tienen la conservación local de los cuatro vectores de energía-momento bastante bien incrustados en sus estructuras. En general, es difícil probar una hipótesis a menos que tenga una teoría de prueba que sea consistente con el fracaso de la hipótesis.

En el caso de GR, tenemos el formalismo PPN, que, aunque en realidad no es una teoría científica, permite la no conservación de la cantidad de movimiento. La mejor prueba que conozco dentro de este marco es un experimento de alcance de láser lunar realizado por Bartlett (1986), que verificó la igualdad de la masa gravitacional activa y pasiva con una precisión de aproximadamente 10 − 10 . La validez de esta prueba dependía de la falta de homogeneidad de la luna; de lo contrario, por razones similares a las descritas en el primer párrafo, una aceleración anómala está prohibida por simetría. Observaciones más recientes de púlsares restringen el parámetro PPN que no conserva el impulso | α 3 | ser menos que 5 × 10 − dieciséis (Campana 1995).

¿Qué pasa con las pruebas a escala microscópica, en el sector electromagnético? Por supuesto, es difícil imaginar teóricamente cómo podría fallar la conservación del momento, ya que parece seguirse directamente de la invariancia de traslación y el teorema de Noether. Pero esto no es lo mismo que verificarlo experimentalmente.

¿Ha habido pruebas no gravitatorias a escala macroscópica, por ejemplo, límites empíricos sobre autoaceleraciones espontáneas de masas no homogéneas a escala de kilogramos? (Parece el tipo de cosa que haría el grupo Eot-Wash).

La interpretación de este tipo de cosas depende de si su teoría de prueba permite o no la violación de Lorentz. Por ejemplo, el formalismo PPN permite explícitamente tanto la no conservación del impulso como la violación de Lorentz. Si la invariancia de Lorentz es válida, entonces cualquier prueba de conservación de la energía es también una prueba de conservación del impulso. Por lo tanto, podría haber un límite en la no conservación del impulso si no asume la invariancia de Lorentz, y algún otro límite más estricto si lo hace.

[EDITAR] Parece que las pruebas de física atómica se describen convencionalmente como pruebas de invariancia de posición local (LPI), aunque según el teorema de Noether eso es equivalente a la conservación de la energía-momentum. Los experimentos de mayor precisión comparan las velocidades de los relojes atómicos de diferentes especies atómicas y buscan una variación en la proporción de sus velocidades a lo largo del tiempo. También se puede probar la universalidad de los corrimientos al rojo gravitacionales, o comparar relojes atómicos (microscópicos) con resonadores electromagnéticos (macroscópicos). Algunos trabajos recientes son Guéna 2012 y Agachev 2010. Cuando hice la pregunta, no había dado con el término de búsqueda correcto para encontrar estos experimentos. Todavía estaría interesado en ver una respuesta sinóptica, o una que tocara el sector de fuerza fuerte, o una que proporcionara una revisión interesante de la historia de tales pruebas.

Agachov 2010, http://link.springer.com/article/10.1134%2FS0202289311010026#page-1

Bartlett y van Buren, Phys. Rev. Lett. 57 (1986) 21, resumido en Will, http://relativity.livingreviews.org/Articles/lrr-2006-3/

Bauch, http://ebookbrowse.com/2002-bauch-weyers-phys-rev-d65-pdf-d370051021

Bell, "Una restricción más estricta en la gravedad post-newtoniana usando púlsares de milisegundos", http://arxiv.org/abs/astro-ph/9507086

Ginebra 2012, http://arxiv.org/abs/1205.4235

Estoy desconcertado por esta pregunta, ya que la conservación del momento es una herramienta básica en la física de partículas para estudiar las interacciones. Por ejemplo, en cuatro ajustes de restricciones de interacciones se tienen en cuenta todos los momentos. En un ajuste restringido, puede faltar un neutrino o un fotón y, por lo tanto, se identifica. Si no sostuviera las masas, etc. de todo el modelo estándar, estaría por todas partes. ¿Está diciendo que la precisión en la física de partículas no es suficiente para lo que está buscando?
@annav: Como toda ley de la física, debe probarse mediante experimentos. Como ocurre con todas las leyes de la física, puede que solo sea una aproximación. Por ejemplo, la conservación de la masa se probó experimentalmente a partir del siglo XVIII y se encontró que era válida con cierta precisión. Luego, en el siglo XX, descubrimos que no estaba conservado en un nivel demasiado bajo para haber sido detectado.
Estoy tratando de decir que la conservación del momento y la energía se prueban experimentalmente continuamente en la física de partículas, porque son el eje del análisis matemático de los datos. Otro ejemplo, la masa del Psi. pdg.lbl.gov/2012/listings/rpp2012-list-J-psi-1S.pdf Dentro de menos de MeV, tiene un valor muy estable y se utiliza como indicador de los errores de medición en experimentos de mayor energía. Estos números se pueden convertir en estimaciones de conservación del impulso. Que no se haya hecho explícitamente no significa que tampoco sea un error experimental para la conservación del momento.
@annav: tenga en cuenta la palabra "mejor" en el título. Si cree que el experimento que describe es la mejor prueba actual de conservación del impulso en el sector de fuerza fuerte (suponiendo que no haya una violación de Lorentz), entonces tal vez su comentario podría ampliarse en una respuesta. Sin embargo, ser capaz de reproducir una energía medida experimentalmente a 3 partes por millón no es necesariamente una prueba de conservación de la energía-momentum. Simplemente dice que el mismo experimento dio los mismos resultados bajo las mismas condiciones. Diseñar una prueba válida es complicado. Por ejemplo, Bartlett dependía crucialmente de la falta de homogeneidad de la luna.
Todas las masas en las listas de grupos de datos de partículas son el resultado de muchos experimentos diferentes y se encuentran sumando en histogramas las masas invariantes de la suma de partículas que componen las resonancias. m^2=E^2-p^2. Todo el modelo estándar fracasaría si la energía y el momento no se conservan dentro de los errores experimentales. Si uno tuviera los datos experimentales, podría obtener fácilmente los errores de momento típicos de los experimentos con partículas. No es fácil encontrarlos particularmente a bajas energías, donde las precisiones son más altas, por lo que no puedo escribirlo en una respuesta.
agitando la mano, esperaría que el pequeño error en la masa de J/Psi m delta(m)~p delta(p) ; en Mev (c=1), 3000*0.01=30 entonces p*delta(p)~30MeV para momentos en el rango bajo de GeV donde los experimentos son más precisos.
La conservación de la cantidad de movimiento está vinculada a la invariancia de la traducción del espacio, y la conservación de la energía está vinculada a la invariancia de la traducción del tiempo. ¿Tiene un modelo de física de partículas sin invariancia de traducción espacial o temporal? Para la violación de Lorentz, si quiere decir que las relaciones no son lineales, no tiene sentido. La linealidad es obligatoria: tome un sistema S=(S1,S2), con subsistemas independientes S1 y S2. Las cantidades, como cantidad de movimiento/energía, son aditivas. PAGS = PAGS 1 + PAGS 2 . Pero esto no depende de los observadores, por lo que tendrás (si f es la ley de transformación) F ( PAGS ) = F ( PAGS 1 + PAGS 2 ) = F ( PAGS 1 ) + F ( PAGS 2 )
Tal vez me estoy perdiendo algo, pero me parece que la conservación del impulso ha alcanzado el estado de un axioma: si se demuestra experimentalmente que el impulso calculado no se conserva, entonces se cambia la definición de impulso , en lugar de su conservación . Para romper eso, necesitaría demostrar que ninguna teoría realista podría tener algo que se comporte como un impulso, en algún sentido subjetivo. No creo que eso se pueda hacer mediante un experimento; más bien, una nueva teoría que carezca de tal cantidad tendría que estar respaldada por evidencia abrumadora.
¿Podría explicar por qué cuando choco dos masas en clase, eso no es una prueba (aproximada) de la conservación del momento?

Respuestas (1)

Estabilidad del fotón contra el decaimiento a mi + mi − sólo está asegurado por la conservación de la cantidad de movimiento y el hecho de que metro γ = 0 . Hay muy buenos límites en la masa del fotón ( < 10 − 19 eV). Si mi γ > 2 metro mi se cumplen todas las leyes de conservación, incluso se puede satisfacer la conservación de la energía pero no la conservación del impulso. De hecho, este decaimiento puede tener lugar en un material en el que otras partículas pueden acomodar el golpe de impulso. Así que la simple observación de fotones de alta energía provenientes de una distancia cosmológica, como el fotón TeV de MRK 421, puede transformarse en un límite muy fuerte contra la no conservación del momento. El límite exacto dependerá de la teoría particular.

¿Puede proporcionar una referencia para los límites en metro γ ?
Obtuve este número del folleto de física de partículas de enlace que resume los números de última generación en todas las partículas. La mayoría de esos límites provienen de la existencia de fotones de muy baja energía.
Un límite fácil de entender proviene de la existencia de fotones de muy baja energía. De E²-p²=m² obtenemos m<E y E=hc/ λ , si ve un fotón de longitud de onda muy larga (existen ondas de radio de km de largo), esto implica inmediatamente una masa muy baja para el fotón.
¿Mejores límites actuales en la no conservación del impulso?
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