Wie kann man HEP ​​in das naive Bild von QM integrieren?

Question

Wenn ich Nicht-Physikern QM erkläre, sage ich manchmal, dass Quanteneffekte typischerweise auf sehr kleinen Skalen wahrnehmbar sind. Beispielsweise verhält sich ein QM-Teilchen im harmonischen Potential meist klassisch, bis auf Ordnungseffekte$\hbar$(denken Sie an die Ausbreitung kohärenter Zustände!), was besonders deutlich wird, wenn das Teilchen fast in Ruhe ist. Das sind natürlich die Einleitungsworte, die dem Eintauchen in die wunderbare Welt der ungewöhnlichen und aufregenden Phänomene vorausgehen, die sich auf den Skalen von abspielen$\hbar$.

Aber dann wurde mir klar, dass ich in diesem einfachen Intro kein großes Bild der Bedeutung von Quanteneffekten bei hohen Energien geben kann. Vielleicht wäre es sinnvoll, stark und schwach wechselwirkende Systeme gleich zu trennen? Dann könnten wir sagen, dass das Verhalten elektrischer Teilchenstrahlen tatsächlich größtenteils durch E&M erklärt wird. Aber was ist mit der Haft? Wie sollen wir die Beziehung zwischen der Bedeutung von QCD und$\hbar$? Und was ist mit (phänomenologischen) stark wechselwirkenden Systemen in kondensierter Materie?

Ich verstehe, dass die Antworten etwas eigensinnig sein können, glaube aber, dass es ein mehr oder weniger allgemeines Argument geben sollte. Ich mag es wirklich, mit meinen Worten genau zu sein, und ich möchte nichts konzeptionell Falsches sagen, nicht einmal zu Amateuren. Vor allem für Amateure.

AKTUALISIEREN

Anscheinend war ich so verwirrt, dass ich sogar eine separate Frage zur Planck-Konstante gestellt habe.

Answer 1

In der Quantenmechanik, wie in der klassischen Mechanik, brauchen wir die spezielle Relativitätstheorie, wenn die Energie vergleichbar oder größer als die Ruheenergie ist$mc^2$des Systems, das wir studieren. (Das ist der Punkt, an dem wir aufhören, uns Quantenphysiker zu nennen, und anfangen, uns Hochenergiephysiker zu nennen.) In der relativistischen Quantenmechanik gibt es zweidimensionale Konstanten,$\hbar$und$c$. Gegeben eine Längenskala$\ell$, assoziieren wir es mit einer Energieskala, indem wir nehmen\begin{align} E = \frac{\hbar c}{\ell} \end{align}Je kleiner eine Längenskala ist, die wir untersuchen wollen, desto größer ist die Energie der Teilchen, die wir einsenden müssen, um sie zu untersuchen. Wenn Sie also akzeptieren, dass die Quantenmechanik auf kleinen Längenskalen gilt, dann akzeptieren Sie auch, dass sie auf hohen Energieskalen gilt!

Ich denke, die Frage zu Vielteilchen-Quantensystemen verdient eine separate Frage, und ich bin mir nicht ganz sicher, was Sie zu QCD und Confinement fragen.