Bootstrap model - Bootstrap model

Udtrykket " bootstrap -model " bruges til en klasse af teorier, der anvender meget generelle konsistenskriterier til at bestemme formen for en kvanteteori ud fra nogle antagelser om partikelspektret. Det er en form for S-matrix teori .

Oversigt

I 1960'erne og 70'erne gjorde den stadigt voksende liste over stærkt interagerende partikler- mesoner og baryoner -det klart for fysikere, at ingen af ​​disse partikler er elementære. Geoffrey Chew og andre gik så langt som til at stille spørgsmålstegn ved sondringen mellem sammensatte og elementære partikler , der talte for et " atomdemokrati ", hvor ideen om, at nogle partikler var mere elementære end andre blev kasseret. I stedet søgte de at få så meget information som muligt om den stærke interaktion fra plausible antagelser om S-matrixen , der beskriver, hvad der sker, når partikler af enhver art støder sammen, en fremgangsmåde, som Werner Heisenberg foreslog to årtier tidligere.

Grunden til, at programmet havde et håb om succes, var på grund af krydsning , princippet om, at kræfterne mellem partikler bestemmes af partikeludveksling. Når partikelspektret er kendt, er kraftloven kendt, og det betyder, at spektret er begrænset til bundne tilstande, der dannes gennem disse kræfteres virkning. Den enkleste måde at løse konsistensbetingelsen på er at postulere et par elementære spinpartikler mindre end eller lig med en og konstruere spredningen perturbativt gennem feltteori , men denne metode tillader ikke sammensatte partikler af spin større end 1 og uden derefter uopdaget fænomen af indespærring , er naivt modstrid med den observerede Regge adfærd hadroner .

Tygge og tilhængere mente, at det ville være muligt at bruge krydssymmetri og Regge-adfærd til at formulere en konsekvent S-matrix for uendeligt mange partikeltyper. Regge-hypotesen ville bestemme spektret, krydsning og analyse ville bestemme spredningsamplituden (kræfterne), mens unitaritet ville bestemme de selvkonsistente kvantekorrektioner på en måde analog med at inkludere sløjfer. Den eneste fuldt ud vellykkede implementering af programmet krævede en anden antagelse for at organisere matematik for unitarity (den snævre resonans -tilnærmelse). Dette betød, at alle hadronerne var stabile partikler i den første tilnærmelse, så spredning og henfald kunne betragtes som en forstyrrelse. Dette tillod en bootstrap -model med uendeligt mange partikeltyper at blive konstrueret som en feltteori - den laveste ordenes spredningsamplitude skulle vise Regge -adfærd og unitarity ville bestemme loop -korrektionerne rækkefølge efter rækkefølge. Sådan konstruerede Gabriele Veneziano og mange andre strengteori , som stadig er den eneste teori konstrueret ud fra generelle konsistensbetingelser og milde antagelser om spektret.

Mange i bootstrap -samfundet mente, at feltteori, der var plaget af definitionsproblemer, grundlæggende var inkonsekvent ved høje energier. Nogle mente, at der kun er én konsekvent teori, der kræver uendeligt mange partikler, og hvis form kan findes ved konsistens alene. Dette er i dag kendt for ikke at være sandt, da der er mange teorier, der er nonperturbativt konsistente, hver med deres egen S-matrix. Uden den smalle resonans-tilnærmelse havde bootstrap-programmet ikke en klar ekspansionsparameter, og konsistensligningerne var ofte komplicerede og uhåndterlige, så metoden havde begrænset succes. Det faldt i unåde med stigningen i kvantekromodynamik , som beskrev mesoner og baryoner i form af elementarpartikler kaldet kvarker og gluoner .

Bootstrapping refererer her til 'at trække sig selv op af sine bootstraps', da partikler blev antaget at blive holdt sammen af ​​kræfter bestående af udvekslinger af partiklerne selv.

I 2017 offentliggjorde Quanta Magazine en artikel, hvor bootstrap siges at muliggøre nye opdagelser inden for kvanteteorier. Årtier efter bootstrap syntes at være glemt, har fysikerne opdaget nye "bootstrap -teknikker", der ser ud til at løse mange problemer. Bootstrap -metoden siges at være "et kraftfuldt værktøj til at forstå mere symmetriske, perfekte teorier, der ifølge eksperter fungerer som 'vejvisere' eller 'byggesten' inden for alle mulige kvantefeltteorier".

Noter

Se også

• Tullio Regge
• Stanley Mandelstam
• Konform bootstrap

Referencer

• G. Chew (1962). S-Matrix teori om stærke interaktioner . New York: WA Benjamin.
• RJ Eden, PV Landshoff, DI Olive og JC Polkinghorne (1966). Den analytiske S-Matrix . Cambridge U. Press. 1966.
• D. Kaiser (2002). "Atomdemokrati: politisk engagement, pædagogisk reform og partikelfysik i efterkrigstidens Amerika." Isis , 93, 229–268.

Yderligere læsning

• Wolchover, Natalie (9. december 2019). "Hvorfor fysikkens love er uundgåelige" . Quanta Magazine .