El modelo de oscilador armónico simple que relaciona partículas y campos en QFT

En todos los textos de introducción a la teoría cuántica de campos que leí hasta ahora (como Zee, Srednicki, Luke), hay una introducción al concepto de campos como operadores, siguiendo la analogía del oscilador armónico simple.

Después de una ilustración de cómo se aplican los métodos de los operadores de creación y aniquilación, los textos pasan a discutir la variedad (y gran) variedad de otros temas relacionados con QFT.

Mi pregunta es: ¿el nivel de discusión específicamente en torno al proceso de creación de una partícula a partir de un campo en estos textos refleja todo lo que podemos decir sobre el tema, o los textos más avanzados profundizan en este mecanismo?

Mi problema aquí es que no sé lo suficiente sobre QFT cuando busco en línea para reconocer si hay discusiones más avanzadas en textos estándar, por ejemplo, los campos de Weinberg, por lo que pregunto aquí.

En esta etapa, simplemente quiero saber si el tema se lleva más adelante en textos más avanzados, o ¿el modelo armónico simple resume nuestro modelo actual? (Probablemente no).

La razón por la que pregunto es simple curiosidad, ciertamente no estoy listo para abordar nada más que lo contenido en los excelentes textos enumerados anteriormente.

He leído preguntas como Excitaciones en un campo , pero eso realmente no responde a mi pregunta.

Aunque la formulación que utiliza operaciones de creación/aniquilación es muy útil para los cálculos perturbativos, los operadores de "aniquilación" utilizados en la teoría de la perturbación no aniquilan el verdadero estado de vacío (ni siquiera aproximadamente), y los operadores de "creación" no crean verdaderos estados únicos. -estados de partículas. Como analogía, considere el QM de un solo oscilador cuartico: ϕ ¨ + ω 2 ϕ + λ ϕ 4 = 0 . Cre/ann op tiene una utilidad limitada aquí. Los estudios QFT no perturbativos, como los estudios numéricos del espectro de mesones/bariones en QCD, generalmente no intentan expresar cosas usando cre/ann ops.

Respuestas (2)

No se puede exagerar (subestimar o subestimar) el valor del SHO. Para comprenderlo completamente, considere transformar la ecuación de onda (y todas las ecuaciones QFT son una forma de las ecuaciones de onda) en espacio de momento. Allí, uno tiene una representación de las amplitudes de campo que se parece mucho a los SHO, posiblemente acoplados. De hecho, se pueden construir muchos modelos de campos clásicos a partir de osciladores acoplados, completando la analogía. Sin embargo, ese enfoque también da lugar a la interpretación de crear y aniquilar estados de partículas que es útil. Este paradigma también es más útil, en mi opinión, cuando el acoplamiento entre campos es débil. Algunos libros de QFT comienzan con operadores de incremento y reducción, luego crean un estado de campo en la representación del espacio-tiempo, mientras que otros comienzan en la representación del espacio-tiempo y luego introducen estos operadores. Realmente no importa en qué dirección vayas, pero prefiero ver las cosas en una representación de campo de espacio-tiempo. En los viejos tiempos, creo que el enfoque de Schwinger-Dyson-Tomonaga se veía así. No he oído hablar de los autores que cita excepto Zee. Puedes mirar a Ramond, itzykson y zuber. Hay muchos textos antiguos geniales sobre QFT y estoy seguro de que abordan estas interpretaciones en detalle.

Gracias, es solo que Zee hace una referencia (creo) a querer otra perspectiva que SHM, pero no sé lo suficiente como para juzgar por qué. Pero acepto completamente tu punto. Tu primera línea debería decir exagerar, creo... :)

El modelo estándar de la física de partículas se basa en la teoría cuántica de campos, siendo los diagramas de Feynman de las interacciones el resultado de este uso.

AFAIK, como experimentador, el campo es un campo de operador distinto para cada partícula en la tabla de partículas (el anti también) del modelo estándar.

Se postula que todo el espacio está cubierto por campos de electrones, campos de neutrinos, etc., cuyo valor esperado de vacío es cero (excepto el campo de Higgs) y matemáticamente, son las soluciones de la correspondiente ecuación mecánica cuántica para partículas libres, es decir, plano ondas. Son soluciones de la ecuación de Dirac para fermiones, Klein-Gordon para bosones y Maxwell cuantizado para fotones.

Los operadores de creación y aniquilación se utilizan en la construcción de diagramas de Feynman para el cálculo de interacciones.

Por lo tanto, la base de los campos no son las soluciones del oscilador armónico simple en el modelo estándar de la física de partículas, sino que la lógica matemática es la misma.