Model bootstrap
Termenul „ model bootstrap ” este folosit pentru o clasă de teorii care utilizează criterii de coerență foarte generale pentru a determina forma unei teorii cuantice din unele ipoteze despre spectrul de particule. Este o formă a teoriei matricei S.
Prezentare generală
În anii 1960 și 1970, lista în continuă creștere a particulelor, mezonilor și barionilor care interacționează puternic , a arătat clar fizicienilor că niciuna dintre aceste particule nu este elementară. Geoffrey Chew și alții au mers atât de departe încât au pus la îndoială distincția dintre particulele compozite și particulele elementare , susținând o „democrație nucleară” în care ideea că unele particule erau mai elementare decât altele a fost aruncată. În schimb, au căutat să obțină cât mai multe informații posibil despre interacțiunea puternică din ipoteze plauzibile despre matricea S , care descrie ce se întâmplă atunci când particulele de orice fel se ciocnesc, printr-o abordare susținută de Werner Heisenberg cu două decenii mai devreme.
Motivul pentru care programul a avut vreo speranță de succes a fost din cauza încrucișării , principiul conform căruia forțele dintre particule sunt determinate de schimbul dintre particule. Odată ce spectrul particulelor este cunoscut, este cunoscută și legea forței și acest lucru înseamnă că spectrul este legat de stările legate care se formează prin acțiunea acestor forțe. Cel mai simplu mod de a rezolva condiția de consistență este postularea unor particule elementare de spin mai mici sau egale cu una și construirea împrăștierii perturbative prin teoria câmpurilor , dar această metodă nu permite particulele cu spin mai mare de 1 și fără ca fenomenul ulterior să nu fie încă descoperit de închidere , devine naiv incompatibil cu comportamentul lui Regge observat de hadroni .
Chew și alții au crezut că simetria încrucișată și comportamentul lui Regge pot fi utilizate pentru a formula o matrice S coerentă pentru tipuri infinite de particule. Ipoteza Regge ar determina spectrul, încrucișarea și analiticitatea prin amplitudinea difuziei (forțele), în timp ce unitatea ar determina corecțiile cuantice auto-consistente într-un mod analog cu includerea buclelor. Singura implementare cu succes a programului a necesitat o altă presupunere pentru organizarea matematicii unității (aproximarea rezonanței strânse). Aceasta a însemnat că toți hadronii erau particule stabile în prima aproximare, astfel încât împrăștierea și decăderea ar putea fi considerate o perturbare. Acest lucru a făcut posibilă construirea unui model de bootstrap cu tipuri infinite de particule ca teorie a câmpului: amplitudinea de împrăștiere de ordinul cel mai mic ar trebui să arate comportamentul lui Regge, iar unitatea ar determina corecțiile buclelor de la ordin la ordin. Acesta este modul în care Gabriele Veneziano și mulți alții au construit teoria șirurilor , care rămâne singura teorie construită din condiții generale de coerență și ipoteze ușoare pe spectru.
Mulți din comunitatea bootstrap credeau că teoria câmpului, care era afectată de probleme de definiție, era fundamental inconsistentă la energiile mari. Unii credeau că există o singură teorie coerentă care necesită specii infinite de particule și a căror formă poate fi găsită doar prin consistență. Asta se știe astăzi că nu este adevărat, deoarece există multe teorii care sunt non-perturbativ consistente, fiecare cu propria sa matrice . Fără o apropiere de rezonanță strânsă, programul bootstrap nu avea un parametru de expansiune clar, iar ecuațiile de consistență erau adesea complicate și dificile, astfel încât metoda a avut un succes limitat. A scăzut astfel din favoarea creșterii cromodinamicii cuantice , care descrie mezoni și barioni în termeni de particule elementare numite quark și gluoni .
„Bootstrap” se referă aici la „tragerea de tine în sus”, deoarece particulele ar fi trebuit să fie ținute împreună de forțe formate din schimburi de particule.
Bibliografie
- G. Chew (1962). Teoria S-Matrix a interacțiunilor puternice . New York: WA Benjamin.
- RJ Eden, PV Landshoff, DI Olive și JC Polkinghorne (1966). Matricea analitică S. Cambridge U. Press. 1966.
- D. Kaiser (2002). „Democrația nucleară: angajamentul politic, reforma pedagogică și fizica particulelor în America postbelică”. Isis , 93, 229-268.
- ( EN ) Natalie Wolchover, De ce legile fizicii sunt inevitabile , pe revista Quanta . Adus pe 2 februarie 2021 .