Bootstrap model - Bootstrap model

Termín „ bootstrap model “ se používá pro třídu teorií, které používají velmi obecná kritéria konzistence k určení podoby kvantové teorie z některých předpokladů o spektru částic. Je to forma teorie S-matice .

Přehled

V šedesátých a sedmdesátých letech stále rostoucí seznam silně interagujících částic- mezonů a baryonů -dával fyzikům najevo, že žádná z těchto částic není elementární. Geoffrey Chew a další zašli tak daleko, že zpochybnili rozdíl mezi složenými a elementárními částicemi a zastávali se „ jaderné demokracie “, ve které byla zavržena myšlenka, že některé částice jsou elementárnější než jiné. Místo toho se snažili odvodit co nejvíce informací o silné interakci z věrohodných předpokladů o S-matici , která popisuje, co se stane, když se částice jakéhokoli druhu střetnou, což je přístup, který zastával Werner Heisenberg o dvě desetiletí dříve.

Důvod, proč měl program naději na úspěch, byl křížení , princip, že síly mezi částicemi jsou určeny výměnou částic. Jakmile je známé spektrum částic, je znám silový zákon, což znamená, že spektrum je omezeno na vázané stavy, které se tvoří působením těchto sil. Nejjednodušší způsob, jak vyřešit podmínku konzistence, je postulovat několik elementárních částic spinů menších nebo rovných jedné a konstruovat rozptyl rušivě pomocí teorie pole , ale tato metoda neumožňuje kompozitní částice spinů větší než 1 a bez tehdy neobjevený fenomén uvěznění , je naivně v rozporu s pozorovaným Reggeho chováním hadronů .

Chew a následovníci věřili, že by bylo možné použít křížovou symetrii a chování Regge k formulování konzistentní S-matice pro nekonečně mnoho typů částic. Reggeova hypotéza by určovala spektrum, křížení a analytičnost by určovaly amplitudu rozptylu (síly), zatímco unitarita by určovala self-konzistentní kvantové korekce způsobem analogickým se zahrnutím smyček. Jediná plně úspěšná implementace programu vyžadovala další předpoklad pro organizaci matematiky unitarity (úzká rezonanční aproximace). To znamenalo, že všechny hadrony byly v první aproximaci stabilní částice, takže rozptyl a rozpady lze považovat za poruchu. To umožnilo vytvořit model bootstrapu s nekonečně mnoha typy částic jako teorii pole - amplituda rozptylu nejnižšího řádu by měla ukázat chování Regge a unitarita by určovala pořadí smyčkových oprav podle pořadí. Takto Gabriele Veneziano a mnozí další vytvořili teorii strun , která zůstává jedinou teorií sestavenou z obecných podmínek konzistence a mírných předpokladů spektra.

Mnozí v komunitě bootstrapů věřili, že teorie pole, která byla sužována problémy s definicí, byla při vysokých energiích zásadně nekonzistentní. Někteří věřili, že existuje pouze jedna konzistentní teorie, která vyžaduje nekonečně mnoho druhů částic a jejíž formu lze nalézt pouze konzistencí. V dnešní době je známo, že to není pravda, protože existuje mnoho teorií, které jsou neodporově konzistentní, každá s vlastní S-maticí. Bez aproximace s úzkou rezonancí program bootstrap neměl jasný parametr expanze a rovnice konzistence byly často komplikované a nepraktické, takže metoda měla omezený úspěch. Vypadlo to z přízně se vzestupem kvantové chromodynamiky , která popisovala mezony a baryony ve smyslu elementárních částic zvaných kvarky a gluony .

Bootstrapping zde označuje ‚vytažení se za boty ', protože částice byly domnělé, že jsou drženy pohromadě silami, které sestávají z výměny částic samotných.

V roce 2017 Quanta Magazine publikoval článek, ve kterém bootstrap údajně umožnil nové objevy v oblasti kvantových teorií. Desítky let poté, co se zdálo, že se na bootstrap zapomnělo, objevili fyzici nové „bootstrapové techniky“, které podle všeho řeší mnoho problémů. Říká se, že přístup bootstrap je „mocný nástroj pro pochopení symetrických dokonalejších teorií, které podle odborníků slouží jako„ rozcestníky “nebo„ stavební kameny “v prostoru všech možných teorií kvantového pole“.

Poznámky

  1. ^ Wolchover, Natalie (23. února 2017). „Fyzici odkrývají geometrický‚ teoretický prostor ‘ “ . Časopis Quanta . Citováno 1. října 2021 .

Viz také

Reference

  • G. Chew (1962). S-Matrix teorie silných interakcí . New York: WA Benjamin.
  • RJ Eden, PV Landshoff, DI Olive a JC Polkinghorne (1966). Analytická S-matice . Cambridge U. Press. 1966.
  • D. Kaiser (2002). "Jaderná demokracie: Politická angažovanost, pedagogická reforma a částicová fyzika v poválečné Americe." Isis , 93, 229–268.

Další čtení