'Validez' de la interacción QED/QCD/electrodébil

Actualmente asisto a un curso sobre Teoría Cuántica de Campos y me puse a pensar cuán válidas son estas teorías. Como la teoría intenta describir la realidad muy por encima de la escala de Planck (longitud), esto debe tenerse en cuenta.

Otro problema que se presenta es, ¿cómo podemos medir la validez de la teoría? Por ejemplo, la nueva partícula encontrada en el LHC en 2012 ha sido detectada con más de 5 sigma. Pero tal desviación estándar no se puede dar para una teoría completa.

Recuerdo que uno de mis profesores dijo una vez que QED ha sido validado más que QCD. Como ambas teorías describen el mismo alcance de energías, ¿es esa una afirmación que se puede hacer? ¿Hay alguna manera de medir la validez de una teoría?

Validas estas teorías de la misma manera que validas cualquier otra teoría: comparando sus predicciones con la realidad experimental. En el caso de QED, el acuerdo entre el g-2 predicho para los electrones es alucinante (los acuerdos más precisos entre la teoría y el experimento, a menos que las cosas hayan cambiado recientemente y no me haya dado cuenta). Curiosamente, y sorprendentemente para muchas personas, el acuerdo sobre la misma cantidad de muones no es tan bueno, lo que lleva a muchas personas a especular sobre la Nueva Física en el sector del sabor leptónico.
Gracias por la respuesta, eso me dio una idea más profunda. ¿Es solo una hipótesis que el g-2 pronosticado del muón del modelo estándar podría diferir del medido o ya hay pruebas sólidas?
Hola Thomas, se espera que la teoría cuántica de campos en forma de teoría QED, QCD, EW funcione muy por debajo de la escala de Planck, no muy por encima . En o probablemente incluso por debajo de la escala de Planck, se espera que se activen los efectos de la gravedad cuántica que no necesariamente se describen solo por QFT.

Respuestas (1)

Las teorías generalmente se basan en muchas suposiciones. El dominio de validez es un conjunto de condiciones bajo las cuales se cumplen estos supuestos. Por ejemplo, QED/QCD no tiene en cuenta la gravedad, la descuida. Esto nos da el dominio correspondiente que consta de todas las energías en las que la gravedad es mucho más débil que la fuerza fuerte y EM.

Por lo general, se puede ESTIMAR el dominio de validez analizando las suposiciones. Pero también es posible medir este dominio simplemente encontrando las condiciones en las que la teoría comienza a desviarse del experimento más de lo deseado.

Idealmente, cada teoría tiene que declarar muy claramente su dominio de validez para evitar cualquier tipo de confusión y errores de pensamiento. Esto está bastante bien hecho en los libros de texto de mecánica, electricidad y mecánica cuántica. En la teoría de campo es más complicado ya que la teoría está muy poco desarrollada con respecto a las aplicaciones prácticas, por lo que las desviaciones del experimento pueden surgir no del final del dominio de validez sino de los errores en cálculos complejos.

Esto es incorrecto, la teoría cuántica de campos como, por ejemplo, el modelo estándar de física de partículas funciona muy bien, está de acuerdo con todas las mediciones hasta ahora, por lo que su último párrafo es completamente incorrecto. Los físicos interesados ​​en la física más allá del modelo estándar piensan que la teoría cuántica de campos y el modelo estándar funcionan muy bien, ya que cualquier signo sólido de nueva física se negó persistentemente a aparecer hasta ahora.
"Las desviaciones del experimento pueden surgir no del final del dominio de validez sino de los errores en cálculos complejos". Esto es cierto en cualquier campo y no es nada especial para QFT. Pero cuando haces los cálculos correctamente , lo que la mayoría de la gente sabe hacer, entonces el modelo estándar es muy exitoso.
¿Alguno de los ESCRITORES anteriores ha hecho algo en QCD? La mayoría de los cálculos en QED y QCD son como pequeños experimentos por sí mismos. La gente tiene claster, la gente tiene toda la teoría de cómo calcular las correcciones de bucle en las supercomputadoras. Tengo la sensación de que su conocimiento se basa en wikipedia y el generador de monte-carlo.
"¿Alguno de los ESCRITORES anteriores ha hecho algo en QCD?" QCD está bien confirmado por ahora. Comprende que se vuelve perturbador y bien controlado por encima de la escala de confinamiento, y los modelos de celosía funcionan bien por debajo de la escala de confinamiento con incertidumbres cuantificables. "Tengo la sensación de que su conocimiento se basa en wikipedia y el generador de monte-carlo". ¿Grave? La próxima vez, adivina tus sentimientos antes de decir algo así. Las cosas de las que te quejas son características comunes de cualquier teoría no trivial, cuántica o clásica. Por lo tanto, es totalmente injusto elegir QCD o incluso QFT.
Es un gran salto decir (razonablemente) que "algunos de los cálculos que me gustaría ver hechos son difíciles de hacer con precisión" a "[la] teoría está muy poco desarrollada con respecto a las aplicaciones prácticas" y "La mayoría de los cálculos en QED y Los QCD son como pequeños experimentos por sí solos". Un gran e injustificado salto.
Entonces, ¿cuál es el dominio de validez de QCD, ya que es un tema bien establecido como dijiste?
QCD es una teoría de calibre asintóticamente libre, por lo que se comporta perfectamente bien en distancias arbitrariamente cortas. De hecho, el modelo estándar (incluyendo QCD) tiene sentido hasta la escala de Planck. Por primera vez en décadas, la física de partículas no tiene una escala obvia por debajo de la escala de Planck donde la teoría dominante debe fallar. Esto no se debe a ninguna incertidumbre en los cálculos, sino al hecho de que el SM es renormalizable, no tiene polos de Landau por debajo de la escala de Planck e incluye todos los grados de libertad que conocemos. (Sí, recuerdo la materia oscura...)
Las masas de neutrinos, la materia oscura y una serie de cuestiones teóricas apuntan fuertemente a una nueva física en una escala intermedia entre la escala débil y la escala de Planck, pero aún no tenemos evidencia definitiva hasta que se observen nuevas partículas o desintegración doble beta sin neutrinos. Si esto le decepciona, considere que esta ha sido la norma histórica en la física. La mayoría de las teorías exitosas en realidad nunca reclamaron un dominio de validez hasta después de que experimentalmente se encontró que no eran válidas. Las predicciones exitosas de ruptura de teorías recientes (todas ellas QFT) han sido algo así como una aberración.
Tienes un punto de vista moderno. Creo que no tiene razón acerca de las teorías exitosas, los autores de tales teorías solían PONER el dominio ellos mismos. Apuesto a que Newton nunca se atreverá a decir que las galaxias se atraen entre sí con la ley de Newton, por desgracia, crees que conoces la física hasta la escala del tablón según la teoría probada como máximo hasta 10 TeV (en 2014) :)
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