Woher kommen virtuelle Partikel?
Verstehe ich richtig, dass für die Existenz virtueller Teilchen ein einzelnes physikalisches Objekt benötigt wird - ein Quantenfeld? Und virtuelle Teilchen sind Anregungen dieses Feldes, das den gesamten Raum ausfüllt. Was sind in diesem Fall virtuelle Strings, weil es in der Stringtheorie kein "Stringfeld" gibt, aus dem sie geboren werden könnten?
Antworten
String-Felder existieren tatsächlich. In Einführungskursen in die Stringtheorie wird normalerweise angegeben, dass Stringfelder nicht wirklich existieren, da Off-Shell- Stringamplituden nicht mit World-Sheet-Symmetrien kompatibel sind.
Heuristisches Argument: Ich werde ein Beispiel geben, um zu veranschaulichen, wie Worldsheet-Symmetrien String-Zustände (über die Operator-State- Map) auf der Shell erzwingen .
Betrachten Sie den Vertex-Operator für einen geschlossenen String-Tachyon $$ \int d^{2}{\sigma} \sqrt{g} :e^{ikX}:$$
In lokal flachen Koordinaten haben wir den Ersatz $$\int d^{2}{\sigma} \sqrt{g} e^{ikX} \rightarrow \int d^{2}{z} e^{ikX}$$ wo wir uns wenden können $d^{2}{z}:e^{ikX}:$ in einen Tensor vom Typ $(0,0)$ indem man das bemerkt $d^{2}{z}$ ist vom Typ $(1,1)$ und wählen $k^{2}=-m^{2}=\frac{4}{l_{S}}$. Beachten Sie, dass diese letztere Wahl die einzige ist, die mit der Weyl-Invarianz des Weltenblatts übereinstimmt, und genau der Zustand der Lichtkegel- Massenschale ist.
In Kapitel 3, Abschnitt 3.6, Seite 103 von Polchinskis Lehrbuch (Band 1) finden Sie ein Argument für allgemeine Scheitelpunktoperatoren. Die Idee ist dieselbe, nämlich dass Worldsheet-Symmetrien die konforme Dimension allgemeiner Vertex-Operatoren festlegen, die sie zwingen, sich in der Massenschale zu befinden.
Konzeptionelles Argument: Siehe den ausgezeichneten Blog-Beitrag Observables in Quantum Gravity oder meine Antwort auf String-Amplituden für endliche Zeiten und String-Wellenfunktionen.
Was sind virtuelle Strings ? Trotz der Argumente von oben. Es ist tatsächlich möglich, Zeichenfolgenfelder zu definieren. Obwohl dies nicht der klarste konzeptionelle Weg ist, empfehle ich die Diskussion über die zweite Quantisierung im Buch Polchinski (Kapitel 9.6 in Band 1).
Die Antwort auf Ihre eigentliche Frage lautet, dass virtuelle Zeichenfolgen die Off-Shell- Zeichenfolgen sind, die in endlichen Zeitprozessen bei der Berechnung der Streuamplitude der Zeichenfolgenfelder auftreten.
Eine spektakulär wunderbare Einführung in die geschlossene Stringfeldtheorie finden Sie unter Stringfeldtheorie - Eine moderne Einführung .
Für einen Überblick siehe die Vortragsentwicklungen in der störenden Stringtheorie .
AKTUALISIEREN:
@Nogueira Hat richtig darauf hingewiesen, dass mein grobes Argument nur für Zeichenfolgen funktioniert, die von unendlich streuen. In Gegenwart von$D$-branes mein Argument ist nicht mehr gültig, Off-Shell-String-Zustände können zwischen Branes und den Massen von gestreckten Strings zwischen ausgetauscht werden $D$-Brane sind proportional zum Abstand zwischen diesen Branes (und insbesondere nicht durch störende Dynamik festgelegt).
Die virtuellen Partikel sind keine wirklich existierenden Objekte. Sie sind die Entitäten, die in den Feynman-Diagrammen auftauchen, wenn die Amplituden eines bestimmten Prozesses in einer Störungstheorie bewertet werden.
Es gibt ein großes Programm, das von Arkani-Hamed, Trnka, Cachazo und anderen Autoren geleitet wird, um die Streuamplituden zu definieren, ohne auf die Raumzeit- und Feynman-Diagramme Bezug nehmen zu müssen. Die gesamte Streuung wird anhand der kanonischen Form definiert , die von der positiven Geometrie lebt , so dass alle Teilchenpole den Singularitäten an der Grenze dieser Geometrie entsprechen. In diesem Ansatz manifestieren sich die Begriffe Lokalität und Einheitlichkeit.
Der Nachteil ist, dass diese Theorie bei weitem in einem eher begrenzten Umfang anwendbar ist: $N = 4$ Super Yang-Mills Theorie, $\phi^3$ Bi-adjungierte Skalarfeldtheorie und einige nichtlineare Sigma-Modelle und Stringtheorien.
Eine Sichtweise ist, dass es in jedem Streuereignis eine Amplitude für die Strings gibt, um eine Topologie zu haben, in der sie sich für zeitgleiche Schichten zu teilen und zu verbinden scheinen. Die Zwischenzeichenfolgen sind die virtuellen.
In diesem Bild können wir die Zeitkoordinate so auswählen, dass sie direkt nach oben zeigt. Dies sieht also so aus, als würden zwei eingehende Zeichenfolgen zusammengefügt, um eine virtuelle Zeichenfolge zu bilden, die sich in zwei virtuelle Zeichenfolgen aufteilt, die zusammengefügt und in zwei ausgehende Zeichenfolgen aufgeteilt werden.
Wenn Sie mit dem feldtheoretischen Formalismus bereits vertraut sind, können Sie die Stringtheorie als Feldtheorie betrachten. Dieser Formalismus heißt String Field Theory.