En particular, tengo curiosidad por saber si los valores de las masas en reposo del electrón, el quark up/down, el neutrino y las partículas correspondientes durante las próximas dos generaciones pueden definirse como constantes o si existe una incertidumbre intrínseca en los números. Supongo que dado que no existe (hasta el momento) una teoría matemática que produzca estas masas, debemos confiar en los resultados experimentales que siempre estarán plagados de márgenes de error. Pero me pregunto, ¿es más profundo que esto? En la naturaleza, ¿existen tales valores constantes o pueden "difuminarse" sobre una distribución como tantos otros observables antes de la medición? (¿Estamos muestreando una distribución aunque sea muy estrecha?) ¿La teoría actual dice algo al respecto? (es decir, deben ser constantes sin margen de maniobra frente a sin comentarios)
Estoy algo familiarizado con las partículas dentro y fuera del caparazón, pero debo confesar que no estoy seguro de si esto figura en mi pregunta. Me gustaría decir que, como ejemplo, estoy hablando de la masa restante del electrón que podría determinarse mediante la carga y las relaciones carga/masa. ¿Pero tal vez este mismo número esté influenciado por las masas de electrones fuera de la capa? Quizás esto no tenga sentido. No hace falta decir que agradecería cualquier aclaración.
Ciertamente no lo son . Tiene razón en que no existe una teoría que explique las masas (estos se ingresan como parámetros), pero tenga en cuenta que nuestras teorías actuales utilizadas para explicar, por ejemplo, los datos del LHC (es decir, las teorías cuánticas de campo) inevitablemente vienen con una escala adjunta: debe describir hasta qué energías haces física, de lo contrario, la teoría simplemente no tiene sentido [ inserte la historia habitual aquí sobre la renormalización y los infinitos que a menudo se cuentan para asustar a los niños pequeños antes de irse a la cama ].
Ahora, esto no debería ser una sorpresa, ya que hay nuevas partículas esperando ser descubiertas justo detrás de la esquina, por lo que afirmar que tenemos una teoría completa sería absurdo. En cambio, lo que afirmamos es que tenemos una buena teoría que funciona en cierta escala. En consecuencia, todos los parámetros que se insertan a mano deben depender de la escala. Una vez más, esto se debe a que las teorías a diferentes escalas son potencialmente completamente diferentes (por ejemplo, en la "escala actual" no se asume supersimetría mientras que es concebible que a una escala un poco más alta nuestras teorías tengan que incluirla) y por lo tanto los parámetros de la teorías que se utilizan para conectar la teoría con el experimento potencialmente no tienen relación entre sí. Este fenómeno se conoce como ejecución de constantes de acoplamiento o, brevemente, el acoplamiento en ejecución.
La moraleja es que todas las demás masas y "constantes" de interacción dependen de alguna escala. No deben pensarse como algo intrínsecamente profundo sobre la naturaleza, sino como parámetros apropiados que describen solo masas efectivas y acoplamiento efectivo. Para ilustrar por qué son simplemente efectivos: considere un electrón en la física clásica. Podemos medir su carga por los métodos usuales. Este valor es el de baja energía de larga distancia límite del acoplamiento dependiente de la escala . A medida que aumenta la energía y trata de sondear electrones a distancias más cortas, encontrará que aparecen muchos otros pares de electrones y positrones, filtrando el electrón, y la carga que medirá será diferente debido a estas condiciones modificadas (hablamos de la polarización del vacío).
Sólo en aras de la exhaustividad: se podría decir que límite es lo más importante de los acoplamientos y debemos tomar eso como definición. Si es así, entonces estos acoplamientos de larga distancia son de hecho constantes como se usaba en la física clásica. Pero este punto de vista es inútil en la física de partículas donde la gente trata de hacer lo más alto posible para obtener una teoría válida a escalas altas (ya que esto es lo que necesitan en el LHC).
Supongo que puedo pensar en tres formas posibles en las que las masas podrían ser no constantes. (1) Podrían cambiar debido a fluctuaciones de la mecánica cuántica, (2) podrían ser ligeramente diferentes para diferentes partículas al mismo tiempo, (3) o podrían cambiar en intervalos de tiempo cosmológicos.
El número 1 parece ser lo que tenías en mente, pero no creo que funcione. La imagen estándar es que para una partícula de masa m, su cantidad de movimiento p y masa-energía E pueden fluctuar, pero las fluctuaciones son siempre tales que (con c=1) permanece igual.
Re #2, aquí hay buena información: ¿Todos los electrones son idénticos?
Re #3, una cosa a tener en cuenta es que es imposible, incluso en principio, saber si una constante fundamental unitaria está cambiando. La noción solo tiene sentido cuando se habla de constantes sin unidades: Duff, http://arxiv.org/abs/hep-th/0208093 Sin embargo, ciertamente tiene sentido hablar de cambios en las proporciones sin unidades de las constantes fundamentales, como la relación de dos masas o la constante de estructura fina.
Hay afirmaciones de Webb et al. JK Webb et al., http://arxiv.org/abs/astro-ph/0012539v3 que la constante de estructura fina ha cambiado en escalas de tiempo cosmológicas. Chand y col., Astron. Astrofias. 417: 853, no pudo reproducir el resultado y, en mi opinión, es falso. No conozco ninguna prueba similar para las proporciones de masas de partículas fundamentales. Si cambia la proporción de masas del electrón y el protón, cambiará el espectro del hidrógeno, pero al menos en primer orden, el cambio sería solo una reescala de energías, que sería indistinguible de un pequeño cambio en el cambio Doppler. .
La gravedad de Brans-Dicke (Physical Review 124 (1961) 925, http://loyno.edu/~brans/ST-history/ ) tiene un campo escalar que puede interpretarse como una variación local en la inercia o una variación local en la constante gravitatoria G. Esto podría, en cierto sentido, interpretarse en el sentido de que, por ejemplo, los electrones en diferentes ubicaciones en el espacio-tiempo tenían masas diferentes, pero todas las partículas se verían afectadas de la misma manera, por lo que no habría efecto en las proporciones de masas. de ahí la ambigüedad entre interpretarlo como una variación en la inercia o una variación en G. BD la gravedad tiene una constante sin unidades , y el límite corresponde a la relatividad general. Las pruebas del sistema solar limitan ser al menos 40,000, por lo que la gravedad de BD está básicamente muerta en estos días.
si lo piensa, cada vez que realiza una medida, debe usar un dispositivo que está limitado por las leyes de la mecánica cuántica. Cualquier dispositivo que mida el peso de una partícula debe registrar el peso a través de alguna transición de estado interna al dispositivo... (por ejemplo, el dispositivo debe cambiar de alguna manera cuando la partícula se coloca cerca de él, incluso si la partícula está en reposo cuando la observación se hace, el dispositivo debe tener alguna transición en la posición interna y momentos para registrar una observación). Así que diría que la mecánica cuántica impone un límite sobre qué tan cerca podemos llegar a encontrar la masa real en reposo de una partícula. Ese límite siempre es vagamente proporcional a la constante de Planck o la constante de Planck multiplicada por 1/2.
¡ Las masas restantes de las partículas fundamentales ciertamente NO son constantes!
Haré copiar/pasar de las páginas 6-9 (de 20) de un documento reciente de Alfredo (investigador independiente)
la información suficiente para mostrar cómo pueden cambiar las propiedades atómicas , incluida la masa, a nivel cosmológico.
Partiendo solo de datos y sin formular hipótesis, presenta formalmente un modelo de dilatación (escala) del universo donde los átomos no son invariantes y las leyes físicas se cumplen, sin contradicción con GR, y compara el modelo con FRW y
modelos MDL.
(Todo el trabajo merece su atención, es muy claro y solo usa física básica, imo accesible para estudiantes de pregrado. Hace un estudio completo sobre cómo medimos, unidades, constantes y leyes locales y de campo, cómo puede existir una variación y por qué no somos conscientes de eso, y mucho más)
citando a Alfredo :
Cómo el universo puede estar escalando
Hemos visto que si la expansión del espacio sigue un fenómeno de escala, deberíamos esperar detectar constantes de campo variables; ahora tenemos que averiguar por qué eso no se observa. Lo primero que debe hacer es buscar las funciones de dimensión de campo y algunas otras constantes:
Las ecuaciones de las constantes de campo ( y c ) muestran una característica peculiar: ¡la suma de los exponentes de la función de dimensión de cada constante de campo es cero! Esto es inesperado y no sucede con las otras constantes. Significa que si las cuatro unidades base involucradas cambian por el mismo factor,
El hecho de que las dimensiones de las constantes de campo muestren una suma nula de exponentes puede ser solo una coincidencia, pero también es el tipo de indicación que buscábamos, una propiedad incrustada en las leyes físicas. Esta es la única forma en que podemos considerar una propiedad fundamental previamente desconocida sin entrar en conflicto con la física establecida.
Ahora tenemos la comprensión fundamental que puede respaldar un modelo de escala (dilatación) del universo y ahora procederemos al desarrollo formal de ese modelo.
...
Así, uno de los sistemas de unidades se define a partir de las propiedades de la materia, designado aquí por sistema atómico e identificado por A ("A" de "atómico") y el otro es el sistema espacial de unidades, identificado por S (" S" de "espacio"); el último es tal que las propiedades del espacio (geometría y constantes de campo) permanecen invariantes en él, lo que se requiere para calificar el sistema S como definido internamente en relación con el espacio. Así, las condiciones que definen el sistema S son las siguientes:
- Las unidades de S son tales que las medidas S de las constantes de campo se mantienen invariantes;
- La unidad de longitud de S es tal que la longitud de onda de una radiación que se propaga en el vacío es invariable en el tiempo.
Las cantidades base son Masa ( M ), Carga ( Q ), Tiempo ( T ), Longitud ( L ) y Temperatura (
), y la relación entre las unidades base A y S se denota por
. Tenga en cuenta que la relación entre las unidades A y S de cualquier cantidad o constante se expresa, por lo tanto, mediante la función de dimensión respectiva;
...
Postulados
El modelo se deducirá no de hipótesis sino de resultados observacionales relevantes, que se expresan como postulados:
El primer postulado no está totalmente respaldado por la experiencia, ya que no podemos enunciarlo con el margen de error requerido; sin embargo, tampoco tenemos una indicación sólida de las observaciones de que podría ser de otra manera. El segundo postulado representa el fenómeno observado de la expansión del espacio en unidades atómicas, expresado de esta manera inusual porque se presenta como una función de
, es decir, de la relación entre las unidades de longitud atómica y espacial y no a la inversa, como es habitual.
...
S unidades, por definición, son tales que (eq.1)
El siguiente paso es definir esta función de tiempo, que es la ley del factor de escala espacial. Como las cuatro cantidades base anteriores siguen esta función, es conveniente identificarlas con una designación específica; en este trabajo esta ley de escala se identifica con el símbolo
: (ecuación 5)
No hacer hipótesis sobre la causa de la expansión es considerar que la expansión se debe a una propiedad fundamental; considerar lo contrario implicaría una hipótesis específica sobre un fenómeno particular que impulsa la expansión. Por lo tanto, para este modelo, la expansión espacial se debe a una propiedad fundamental, trazando un fenómeno de autosemejanza. Asimismo, como no se formula ninguna hipótesis sobre cómo pueden variar las propiedades fundamentales con la posición en el espacio y el tiempo, se supone que no dependen de ella. Esto implica que la escala tiene una tasa de tiempo constante en algún sistema de unidades físicamente relevante, es decir, que la ley de escala es exponencial en tal sistema de unidades. Sólo hay dos posibilidades en el marco establecido para este modelo: o bien la expansión del espacio es exponencial en A unidades ( es exponencial) o la materia se evanesce exponencialmente en S unidades ( es exponencial). El primer caso no se ajusta a las observaciones; sólo es posible el último caso.
La expresión general para una ley de escalamiento exponencial en S unidades es (eq.6)
La constante de Hubble es la tasa actual de expansión del espacio para un observador atómico y es la tasa de evanescencia de la materia (negativa) para un observador espacial.
Las masas en reposo son ciertas ya que corresponden a los estados fundamentales de los sistemas QM donde la energía es cierta. Es válido para cualquier sistema - "elemental" o compuesto. Las altas temperaturas pueden crear incertidumbre energética y pueden influir en la masa "medida".
La "medida" de la masa puede ser indirecta a través de transiciones precisas expresadas con fórmulas teóricas que involucran la masa.
Muchas teorías actuales no utilizan simplemente los datos experimentales sobre masas y cargas y obviamente no es una característica de la naturaleza sino una imperfección del ser humano. Si lees la respuesta de Marek, aprenderás que, en cuanto Marek no conoce todas las partículas que la naturaleza puede producir, él y su teoría no pueden estar equivocados. Así que las masas y las cargas corren por él, le hacen los mandados. Y el cometido principal es describir los datos experimentales con una teoría equivocada. Tarea difícil pero afortunadamente factible con la ayuda de constantes en ejecución.
EDITAR: Para aquellos que no saben que la mayoría de "nuestras teorías" no son renormalizables, el bla, bla, bla habitual sobre la "dependencia de la escala" no es aplicable en absoluto (no ayuda).
EDICIÓN 2: Veo que los votantes negativos no quieren dejar en paz al resto de las masas.
usuario1567
Marek