¿Qué significa el término "valor" de un campo cuántico escalar?

Durante el giro lento de un campo escalar, el campo escalar cambia su valor con el tiempo. Pero, ¿qué significa el término "valor" de un campo escalar? Dado que el campo escalar está cuantificado, no entiendo cómo el campo en sí mismo puede tener un valor. Leí en alguna parte que es una especie de valor promedio del campo, sin embargo, eso realmente no me ayudó a entender esto.

Creo que esto se referiría a la teoría clásica . Dado que generalmente se supone que el campo inflatón es espacialmente homogéneo, podemos hablar significativamente sobre su valor en un tiempo fijo, en la teoría clásica.
@Danu No tengo idea sobre la inflación, pero he oído que algunas personas proponen que ϕ es en realidad el campo de Higgs (es decir, un operador?)
@AccidentalFourierTransform Sí, pero eso no cambia el hecho de que uno puede discutir la teoría clásica. Por lo general, las personas primero hablan de la teoría clásica, luego hablan de la cuantización solo cuando quieren hablar de las fluctuaciones en torno a los valores esperados.

Respuestas (1)

Su pregunta no es específica de la inflación, y realmente se aplica a cualquier caso en el que un campo cuántico bosónico se comporte de manera semiclásica debido a números de ocupación macroscópicamente grandes. Un ejemplo muy simple de esto es el efecto Stark en la mecánica cuántica, donde un átomo de Hyrodgen se coloca en un campo eléctrico uniforme. El átomo se trata como un estado ligado de la mecánica cuántica, pero el campo eléctrico se trata de forma clásica. Por supuesto, ambos sistemas son verdaderamente cuánticos, entonces, ¿por qué es consistente tratar uno cuánticamente y el otro clásicamente?

La razón es que el campo eléctrico tiene un valor esperado macroscópicamente grande (en cualquier estado que se considere), es decir, podemos escribir

A m = A m + d A m

dónde A m es el campo calibre valorado por el operador, A m es el valor esperado, y d A m es un término de fluctuación con media cero. En el caso en que el campo eléctrico sea muy grande y pueda tratarse de manera clásica, esta división tiene un sentido perturbador porque A m 2 >> d A m 2 , por lo que las fluctuaciones son pequeñas en comparación con el valor de fondo. Si quisiera corregir el enfoque de tratar el campo eléctrico de forma clásica, podría considerar las fluctuaciones en d A m en una expansión perturbativa.

Esta misma lógica se aplica a sistemas más sofisticados como los condensados ​​de Bose-Einstein, que es esencialmente lo que es el campo inflatón. En este caso, el campo bosónico es un escalar y, una vez más, tiene números de ocupación macroscópicos, por lo que se suprimen sus fluctuaciones y se puede tratar el sistema de forma semiclásica.

Volviendo a su pregunta específica sobre la inflación, el valor se refiere a ϕ , y esto es lo que va cambiando con el tiempo. También podría preguntar cómo varían con el tiempo los diversos momentos superiores de las fluctuaciones, es decir, ( d ϕ ) norte , para norte 2 .

Corríjame si me equivoco, pero en su ejemplo de átomo, ¿no debería tomarse el valor esperado usando el estado del átomo de hidrógeno en lugar del vacío? Hasta donde sé, el VEV del campo EM es cero, y esto no debería depender de cuántos fotones hay alrededor.
La fórmula que escribí es general y se aplica a cualquier estado. Si usa el vacío, entonces el VEV es cero y todo lo que está presente son las fluctuaciones (de hecho, un VEV para el campo de calibre rompe la invariancia de Lorentz, por lo que este debería ser el caso si estuviéramos interesados ​​en el VEV de vacío). En el ejemplo del Hidrógeno, el VEV debe estar alrededor de un estado donde hay un campo eléctrico de fondo clásico.
Impresionante. Estaba un poco confundido porque escribiste VEV arriba de tu ecuación; técnicamente no es un valor de expectativa de vacío sino el valor de expectativa en algún estado, ¿verdad? No estoy criticando, solo quiero asegurarme de que entiendo.
Ah, buena captura. ¡Supongo que debería haber escrito "EV"!
No relacionado con esta discusión, pero se me ocurrió una pregunta: ¿qué fija la escala de este gran valor esperado? En la inflación suele ser transplanckiana, aunque la temperatura de fondo es mucho más baja. ¿Alguna idea?
Todo depende del potencial y el tipo de inflación, no hay una respuesta independiente del modelo para esto. Pero el valor esperado y los diversos parámetros en el modelo deben relacionarse con varias cantidades físicas de interés, como el número de pliegues electrónicos, el tamaño de la constante de Hubble, etc., y estos están limitados por la observación. Obviamente, sería deseable tener una derivación de primeros principios de estos parámetros que también coincidiera con las observaciones.