estados ligados de campos sin masa?

Pregunta : ¿son matemáticamente posibles en absoluto? ¿físicamente?

con sistemas de masa finita, generalmente la energía de enlace contribuye a la masa en reposo del sistema. Parecería que incluso si pudiera unir dos campos/partículas sin masa, el sistema acoplado aún tendría una masa en reposo finita debido a la energía de unión

por casualidad, ¿es así como el bosón de Higgs le da 'masa' a las partículas?

Respuestas (3)

Estimado lurscher, una buena pregunta. Pero un estado ligado es algo que tiene una energía de ligadura negativa; de lo contrario, no estaría ligado. Si la masa en reposo de un estado ligado AB de objetos sin masa A,B es positiva, claramente puede decaer a A,B con algo de energía sin violar ninguna ley de conservación. Entonces AB seguramente no puede ser bastante estable.

Los estados ligados metaestables son un tema diferente. Creo que, en cierto sentido moral, es cierto que un agujero negro es un estado ligado de gravitones, y se vuelve muy longevo si es grande.

Creo que es muy engañoso interpretar partículas masivas que obtienen masa del mecanismo de Higgs como estados ligados con el bosón de Higgs. El vacío en sí contiene un condensado de Higgs, pero las partículas individuales, como el electrón, no contienen ninguna excitación de Higgs, por lo que no es realmente un estado ligado. Es el electrón original que tiene diferentes propiedades porque se mueve en un entorno diferente.

¿Qué pasa con las "bolas de pegamento"? Estados ligados de gluones sin masa.
¡¡¡verdadero!!! me perdí por completo el signo de la energía vinculante... me siento estúpido. gracias por tu respuesta. Entonces, deduzco de su respuesta que ellos (estados ligados de campos sin masa) están permitidos en principio, ¿solo que no tenemos muchos casos de ellos en el modelo estándar?
espera, veo a dónde vas: cualquier estado sin masa enlazado tendría energía negativa total, por lo que violaría las condiciones de energía fuerte de QFT y produciría vacíos inestables.
@lurscher: confundes energía y masa. El hecho de que algo no tenga masa no significa que no tenga energía. Por el contrario, tiene energía proporcional a su frecuencia. Todo lo que necesita para obtener un estado ligado es el término de interacción adecuado en su Lagrangiano. Intente buscar, por ejemplo, esas bolas de pegamento que mencionó @David. Esos son (en principio) posibles debido a Yang-Mills de orden superior ( A 3 , A 4 ) términos en el lagrangiano. Pero las propiedades reales dependen del tratamiento completo de renormalización de QFT +, por lo que esto no es simple. Pero, en principio, no hay problema alguno con los estados ligados de partículas sin masa.
¿Podemos decir algo en general si tales estados ligados también tienen que ser sin masa, es decir: restringidos por la invariancia de Poincaré, o es algo que depende completamente de la dinámica de los campos?
@lurscher: bueno, mi intuición me dice que esos estados ligados siempre serán masivos, pero no tengo pruebas de esto (y en realidad no me sorprendería si algún modelo matemático inventado pudiera producir estados ligados cuya energía vinculante precisamente compensa las energías de los constituyentes). Lo mejor que puedo darte es que la masa resultante puede ser prácticamente cualquier número no negativo, por lo que es muy poco probable que sea exactamente cero :) Y sí, la masa resultante es puramente el efecto de la dinámica, porque necesitas saber el energía de unión.

Si un sistema ligado es complicado, puede tener excitaciones "sin masa". Son cuasi-partículas. Creo que todo lo que observamos son cuasipartículas en lugar de partículas libres en un espacio vacío.

Los solitones pueden considerarse como estados ligados de diferentes armónicos "sin masa" en un medio dispersivo no lineal.

+1 para la analogía del solitón, esto es algo que también escuché en un curso de dinámica no lineal, pero nunca he visto ningún formalismo asociado.
Su pregunta me recuerda mi propia expresión divertida: "Interacción de campos que no interactúan".

En los comentarios aquí se confunden dos cuestiones.

Es diferente si la pregunta es: ¿se pueden unir campos sin masa? Es otra historia si la pregunta es: ¿pueden los campos sin masa hacer un estado ligado?

Los gluones no tienen masa y están unidos en un nucleón, con intercambios virtuales con los quarks. Los fotones no tienen masa y están unidos en un átomo con intercambios virtuales con los electrones. Entonces, la respuesta a la primera pregunta es sí, los campos sin masa se pueden vincular.

Ciertamente, los fotones no pueden formar un estado ligado, virtual o no, porque no llevan carga con la que intercambiar otro fotón.

Los gluones, debido a que tienen color, pueden, dentro de una interacción (por ejemplo, un protón protón) formar una bola de pegamento, que luego se descompondrá en quarks y gluones con el resultado final de los mesones que conocemos. No puede haber una bola de pegamento estable debido a la forma de QCD. A partir de los cálculos de QCD de celosía, parece que pueden existir bolas de pegamento. Aquí hay una referencia que ofrece un candidato de bola de pegamento, el eta (1440) que se descompone en mesones con un ancho de 20 MeV.

Entonces, la respuesta es que los campos sin masa no pueden formar un estado ligado estable.

Editar: los gluones llevan carga de color y, por lo tanto, pueden intercambiar gluones entre ellos, que es cómo se crea matemáticamente la bola de pegamento.

La razón por la que no es estable es porque hay estados de energía más bajos a los que puede decaer, que es la misma razón por la que se desintegran todas las partículas no estables. Para que sea estable tendría que tener una masa menor que la masa combinada de dos quarks, del orden de Mev. Los cálculos en la red QCD dan masas que son del orden del mesón rho (770Mev), para el estado de bola de pegamento más bajo. Así que es cuestión de que el lagrangiano y las constantes entren en los cálculos. Vivimos en un universo donde no hay bolas de pegamento estables.

¿Qué pasa con el fotón BEC? Sin embargo, puede decidir que no quiere llamar a eso un estado vinculado ... :)
¿Por qué no se puede formar? ¿Es una simetría global (es decir, Poincaré) que los desautoriza? o simplemente el hecho de que la masa-energía total tiene que ser positiva?
@Marec no, no consideraría a BEC como un estado ligado en el sentido habitual de ligado en forma de partícula.
Y ahora que lo pienso más, una bola de pegamento podría decaer en dos fotones, dado un par de antiquarks virtuales generados en la bola. Como los fotones tienen masa cero, una bola de pegamento siempre será inestable. Incluso si los cálculos de QCD permitieran un gluón de 1 Mev de masa, aún se descompondría al final, con un ancho del orden de kev: prd.aps.org/abstract/PRD/v25/i3/p792_1
"Ciertamente, los fotones no pueden formar un estado ligado, virtual o no, porque no tienen carga para intercambiar otro fotón". ¿Qué pasa con la interacción a través de electrones virtuales?
@jinawee mira mi respuesta aquí physics.stackexchange.com/questions/242184/… . incluso una simple interacción entre dos fotones tiene una probabilidad muy baja
estados ligados de campos sin masa?
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