Partículas Fundamentales (Quarks) y Campos Cuánticos

Por lo que he entendido mientras estudiaba física cuántica y de partículas es que todas las partículas son excitaciones de sus respectivos campos.

Esto me hace preguntarme si las partículas elementales como los quarks se pueden volver a convertir en campos o energía pura (punto cero). Por ej. ¿Los quarks (partículas) se vuelven a convertir en un campo de quarks?

¿O es posible que, de alguna manera, todas las partículas/materia en el universo se conviertan nuevamente en sus respectivos campos (estado de energía de punto cero) ; tal como fueron las cosas instantáneamente después del big bang: ¿nada de partículas y sólo campos ?

Físicos, por favor ayúdenme a saciar mi curiosidad por saber sobre esto.

PD: esta pregunta surgió cuando leí los siguientes dos artículos:

https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/03/21/ask-ethan-if-einstein-is-right-and-e-mc²-where-does-mass-get-its-energy- de/amplificador/

https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2019/01/13/ask-ethan-how-do-quantum-fields-create-particles/amp/

Hola :-) Creo que has entendido un poco mal lo que decimos cuando decimos que las partículas son excitaciones de un campo cuántico. Si desea discutirlo, este no es realmente el lugar, pero podemos discutirlo en la sala de chat de Física .
@John Rennie, mis disculpas. En realidad, soy ingeniero mecánico por estudios académicos y tengo un conocimiento limitado en lo que respecta a la física cuántica y de partículas. Sin embargo, tengo un profundo interés en comprender los fundamentos de la Naturaleza/Física. Hice una o dos preguntas aquí anteriormente y las respondió de manera excelente y me ayudó. ¡Respeto y aprecio su experiencia con la física y definitivamente me encantaría tener una conversación con usted en "la sala de chat de física"!
Estoy en la sala de chat de Física ahora si desea discutirlo.
Por cierto, supongo que todas las partículas/materia (partículas) fundamentales son solo una cuantización de energía/campos y eso es lo que Einstein quiso decir cuando dio la ecuación E=mc2.

Respuestas (1)

La teoría cuántica de campos es una teoría cuántica de nivel superior, basada en los postulados de la mecánica cuántica. . Las ecuaciones de ondas mecánicas cuánticas básicas de Schrödinger, Dirac, Klein Gordon, Maxwell cuantizado, se resuelven para dos partículas en un potencial. Para modelar la dispersión y el decaimiento observados de las partículas elementales, se desarrolló la teoría del campo de la siguiente manera:

Las soluciones de onda plana de las ecuaciones anteriores se asignan como campos en todos los puntos del espacio-tiempo, campos de electrones, campos de quarks, campos de neutrinos y sus campos de antipartículas, un sistema de coordenadas matemáticas, como un éter invariante de Lorenz. En estas soluciones/campos de ondas planas, los operadores diferenciales operan creando y aniquilando las partículas nombradas. Esto permite los diagramas de Feynman que permiten calcular las dispersiones y desintegraciones de partículas de dos cuerpos a muchos cuerpos de una manera estrictamente matemática. Este modelo ha tenido mucho éxito en el modelado y la predicción de datos en física de partículas, física nuclear, superconductividad, etc.

Entonces los campos están ligados irrevocablemente a los operadores, es el sistema de ambos el que crea y aniquila las partículas.

o es posible que de alguna manera, todas las partículas/materia en el universo se vuelvan a convertir en sus respectivos campos

Los campos no se pueden discutir sin los operadores. No tiene ningún significado físico solo hablar de campos. Son una construcción matemática. Es la combinación de campos y operadores lo que crea los estados observables.

Tal como fueron las cosas instantáneamente después del Big Bang: ¿nada de partículas y sólo campos?

Esto no es correcto. Cuando la mecánica cuántica se convirtió en parte del modelo del Big Bang, se tuvo que inventar el campo inflatón y la partícula para describir el comienzo del universo mecánicamente cuánticamente.

Solo puede tener una teoría cuántica de campos con campos acoplados a operadores que crean partículas. Por eso era muy importante encontrar la partícula de Higgs para poder validar el modelo estándar.

¡Muchas gracias por la brillante respuesta! No pude entender totalmente acerca de las matemáticas. Pero, entiendo una esencia de lo que querías explicar: los campos son construcciones matemáticas y el universo es modelado por humanos usando matemáticas y hasta ahora hemos sido bastante buenos modelando universos observables usando matemáticas. Además, en última instancia, lo que sucede y lo que no es solo una cuestión de probabilidades y todo lo que podemos hacer es averiguar la probabilidad de un evento, ¿verdad? Disculpas si lo entendí mal ya que QFT no es mi fuerte y estoy tratando de aprender :)
¿Puede recomendar algún buen recurso/libro para alguien que quiera aprender mecánica cuántica y, posteriormente, teoría cuántica de campos? ¡Eso será muy apreciado!
Mis estudios terminaron en 1965 por lo que no soy una buena persona para recomendar libros actuales. Confiaría en que estas conferencias en el CERN para QFT estén actualizadas en cds.cern.ch/record/893077/files/1-94%20Alvarez-Gaume.pdf . Fue así como mis ojos se abrieron en 1964, sobre cómo QFT se relaciona con los datos, en una escuela cern por conferencias de Veltman, (después de un curso semestral de posgrado sobre operadores qft, creación y aniquilación que operan en campos :)).
¡Impresionante! ¡Eres una estrella brillante y brillante! Muchas gracias. ¡Ciertamente pasaré por las conferencias!