¿Hasta qué número atómico han podido modelar con precisión en el modelo estándar?

Soy ingeniero eléctrico. Tomé sólo un poco de física moderna. Un curso de introducción de segundo año y un curso de física del estado sólido, supongo que también tomé un curso de astrofísica. Pero ningún curso principal de física en QM o física de partículas. En estado sólido, hicimos la partícula en una caja y una partícula con una barrera de energía potencial finita.

Además de la partícula en una caja, y el modelo de péndulo (oscilador), y la partícula y una barrera, pude ver la ecuación de Schrödinger aplicada al átomo de hidrógeno y eso fue bastante perverso, matemáticamente.

Entonces, ¿qué átomos puede modelar con precisión el modelo estándar, con sus 25 constantes fundamentales (según John Baez )? Supongo que hemos hecho helio y tal vez litio, no lo sé.

¿Cuál es el número atómico más alto de átomos que han modelado cuantitativamente realmente bien?

Si esta lista incluye carbono y oxígeno (no esperaría que lo hiciera), entonces tengo una pregunta que hacer con respecto a este proceso triple alfa .

Entonces, además, ¿puedo preguntar si alguien que usa el Modelo Estándar ha podido simular en una computadora la "cocción de elementos" que se hace en las estrellas? como una simulación de berilio y helio cocinados en carbono (con un estado excitado)?

Intenté responderle a continuación, pero en lo que respecta al proceso triple alfa, no parece estar relacionado con el modelo estándar. El proceso triple alfa se encontró experimentalmente, y los núcleos en esa escala de energía probablemente se describan mejor de manera no relativista, por lo que "el modelo estándar" no es la herramienta adecuada para el trabajo. Por ejemplo, vaya a 14.12.3 en eng.famu.fsu.edu/~dommelen/quantum/style_a/ntsm.html para ver el modelo de capa aplicado a Oxygen. Supongo que eso es lo suficientemente bueno para modelar varios detalles de triple alfa también.
de alguna manera, esos niveles de energía para el primer estado excitado 12 C de 7.656 MeV y los niveles de energía para los estados fundamentales de 8 B mi y 4 H mi debe poder derivarse de la física fundamental y de las descripciones de los átomos para que los resultados experimentales confirmen el resultado teórico. qué física gobernaría esto. más o menos, pensé que leímos que toda la realidad (que conocemos) está descrita por SM o GR y esto no es GR.
Básicamente estás hablando de un problema de cálculo ahora. No tenemos evidencia de más interacciones en la naturaleza más allá de SU(3)xSU(2)xU(1) y la gravedad, pero eso no significa que podamos predecir cada nivel de energía en un sistema complicado como un átomo de carbono desde el principio. principios Es un poco como pedirle a un microbiólogo que obtenga los requisitos nutricionales básicos para un ser humano. Sí, tenemos toda la información básica en principio , pero es demasiado difícil de calcular en un período finito de tiempo o con las técnicas actuales.
bien, este último comentario aborda y responde a mi pregunta. así que no podemos (todavía) hacer lo que estaba preguntando sobre el carbono. Estoy bastante seguro de que hemos podido derivar los niveles de energía de algunos de los átomos más pequeños, ¿no?

Respuestas (1)

Una descripción general muy amplia de una respuesta: el modelo estándar en realidad no describe ninguna interacción nuclear. Cuando hablas de la partícula en la caja y las ecuaciones de Schrödinger, esas no sonlo que la mayoría de la gente describiría como "el modelo estándar". El modelo estándar describe interacciones fundamentales: entre quarks, gluones, leptones (electrones) y bosones portadores de fuerza (W, Z y Higgs). Para describir el núcleo de un átomo a partir de los primeros principios, necesitaríamos al menos poder hacerlo con el protón y el neutrón, lo que hasta hace poco no era posible porque no conocíamos su contenido exacto de partículas. Ahora, usando la red QCD (una técnica numérica aproximada particular) es posible modelar protones, neutrones y otros bariones simples (vea el enlace del artículo en los comentarios a continuación). "¿El QCD de celosía es parte del modelo estándar?" es una pregunta más allá del alcance de mi respuesta.

Entonces, esa es una interpretación literal de su pregunta, tomando "El modelo estándar" como primeros principios + constantes (25 de ellos, según una contabilidad). Pero si agregamos a esto algunas aproximaciones particulares, podemos obtener núcleos, y si agregamos a esta teoría de campo efectivo + contenido de partículas que forma la base para los modelos nucleares (gota líquida y capa, por ejemplo), podemos describir con precisión una porción significativa de la tabla periódica.

¿Qué significa "porción significativa"? Bueno, eso también depende de lo que quieras decir con "precisamente", pero por ejemplo, hay un paquete llamado "FLYCHK" (que acabo de enterarme de Google) que puede modelar plasmas de átomos hasta Z = 26 (hierro).

malinterpretaste lo que quise decir. La ecuación de Shrodinger es QM. pero ¿QM no es parte del modelo estándar? o algo que se reduce a QM? porque sigo leyendo que el Modelo Estándar es la descripción actual de todo lo atómico y subatómico. Estaba seguro de que QM es parte del modelo estándar.
Bueno, consideraría que QM es un conjunto de principios, mientras que "el modelo estándar" es un conjunto de principios más constantes fundamentales más simetrías. Pero, como conjuntos de principios, SM se reduce a QM en los límites apropiados. Interpreté su pregunta como una pregunta sobre los primeros principios, y no podemos describir ningún átomo a partir de los primeros principios, porque necesitamos usar el modelo parton para el protón, que proviene de la evidencia experimental y la fenomenología.
Para mayor claridad, debería haber usado la "Teoría cuántica de campos" (QFT) como el conjunto de principios que reduce a QM en los límites apropiados. Agregue contenido de partículas a QFT y obtendrá el modelo estándar, y si agrega contenido de partículas a QM, obtendrá modelos en física nuclear.
gracias. Ahora, ¿es posible modelar cuantitativamente átomos de carbono con QFT o este átomo con todas sus partículas es demasiado formidable para modelar?
más básicamente, ¿podemos modelar un protón ab-initio en QFT? ciencia.sciencemag.org/content/347/6229/1452
@WillyBillyWilliams ¡Qué bien! Soy consciente de este proyecto pero no de su éxito. Entonces, ¡puedo enmendar mis afirmaciones para incluir modelos de núcleos y bariones simples!
@robertbristow-johnson: en breve modificaré mi respuesta en función del documento vinculado anteriormente, pero parece que aunque podemos modelar protones, neutrones y bariones simples usando QFT (QCD de celosía, técnicamente), no podemos modelar algo como un átomo de carbono
¿Hasta qué número atómico han podido modelar con precisión en el modelo estándar?
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