En la Teoría Cuántica de Campos hasta el momento no hay acuerdo (que yo sepa) sobre el tema de la localización de partículas. Cuando se habla de una 'partícula' en QFT, por lo general se refiere a un estado de una sola partícula de momento definido, o un paquete de ondas formado por tales estados. Sin embargo, no está claro cuáles (si los hay) son los estados que corresponden a algo que está localizado en el espacio, o incluso algo que está localizado en una región finita del espacio.
Algunos libros de texto sobre QFT (por ejemplo, Peskin y Schroeder, página 24) sugieren que (al menos en el caso de la teoría libre de Klein-Gordon) el operador de campo crea una partícula en la posición , es decir, el estado
Esto me molesta y con gusto escucharía las opiniones de otras personas al respecto. Aún así, puedo imaginar, por ejemplo, que estos estados en realidad corresponden a estados efectivamente localizados , con lo que quiero decir que en la práctica tiene sentido considerarlos como estados localizados, incluso si técnicamente no lo son. Pero esto es solo un tiro en la oscuridad; No tengo idea si eso tiene algún sentido. Y si este es el caso, entonces ¿cuál es la justificación para este punto de vista?
Otras referencias recomiendan que se usen los estados propios del llamado operador de posición de Newton-Wigner , que se explica en detalle en esta excelente respuesta . Aunque estos estados también tienen sus peculiaridades, parecen ser preferibles a los estados .
Entonces, teóricamente, no está claro cómo deberíamos describir las partículas localizadas. Sin embargo, en los experimentos con colisionadores, por ejemplo, las partículas (o quizás debería decir los campos cuánticos) están claramente localizadas en una región finita del espacio. ¡Y allí la teoría realmente funciona ! Así que aparentemente somos capaces de describir partículas localizadas. Entonces, ¿cómo se describe esta dependencia espacial, en la práctica? ¿Me imagino que uno usa algún tipo de paquete de ondas? ¿Y esto da alguna idea del problema teórico?
Sin embargo, en los experimentos con colisionadores, por ejemplo, las partículas (o quizás debería decir los campos cuánticos) están claramente localizadas en una región finita del espacio. ¡Y allí la teoría realmente funciona!
Funciona porque los experimentos del colisionador no miden (x,y,z,t). Miden (p_x,p_y,p_z,E). Los cálculos se realizan para partículas puntuales que ingresan a los diagramas de Feynman, pero los números que predicen las mediciones no dependen del espacio-tiempo, sino del impulso energético.
Ningún experimento puede medir la localización de una interacción individual con la precisión necesaria para ver los efectos de la incertidumbre espacial: los protones entrantes tienen la incertidumbre de Heisenberg incluso si se midieran individualmente y no como un haz, y lo mismo sería cierto para las partículas salientes. eso tendría que ser extrapolado al vértice. Cualquier predicción sobre la localización de la interacción en la región de cruce del haz caería dentro de estas incertidumbres HUP combinadas, en mi opinión, por supuesto.
Aquí hay una respuesta parcial a su pregunta, se trata de la transición de QFT a un límite no relativista: https://arxiv.org/abs/1407.8050 . En el régimen relativista por debajo de la longitud de onda de Compton, uno siempre puede definir regiones del espacio en un instante de tiempo como subsistemas y estudiar el espín u otros grados de libertad allí definidos, pero supongo que uno simplemente necesita una compensación al definir tales subsistemas entre respetar causalidad y tener un enredo finito.
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ana v
Sjorszini
Vladímir Kalitvianski
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