Comment intégrer HEP dans l'image naïve de QM ?

Aug 16 2020

Quand j'explique QM à des non-physiciens, je dis parfois que les effets quantiques sont généralement perceptibles à de très petites échelles. Par exemple, une particule QM dans le potentiel harmonique se comporte le plus souvent de manière classique, à des effets d'ordre près$\hbar$(pensez à la propagation des états cohérents !), ce qui devient particulièrement clair si la particule est presque au repos. Ce sont, bien sûr, les mots d'introduction qui précèdent la plongée dans le monde merveilleux des phénomènes inhabituels et passionnants qui se déroulent à l'échelle de$\hbar$.

Mais ensuite j'ai réalisé que dans cette simple introduction, je ne peux pas vraiment donner une vue d'ensemble de la signification des effets quantiques à haute énergie. Peut-être serait-il judicieux de séparer immédiatement les systèmes à interaction forte et faible ? On pourrait alors dire que le comportement des faisceaux de particules électriques est en effet principalement expliqué par E&M. Mais qu'en est-il du confinement ? Comment expliquer la relation entre l'importance de la CQD et$\hbar$? Aussi, qu'en est-il des systèmes (phénoménologiques) fortement interagissant dans la Matière Condensée ?

Je comprends que les réponses peuvent être quelque peu opiniâtres, mais je pense qu'il devrait y avoir un argument plus ou moins général. J'aime juste être précis dans mes mots, et je ne veux rien dire de conceptuellement faux, même aux amateurs. Surtout aux amateurs.

METTRE À JOUR

Apparemment, j'étais tellement confus que j'ai même posé une question distincte sur la constante de Planck.

Réponses

d_b Aug 16 2020 at 01:46

En mécanique quantique, comme en mécanique classique, nous avons besoin de la relativité restreinte lorsque l'énergie est comparable ou supérieure à l'énergie au repos$mc^2$du système que nous étudions. (C'est le moment où nous cessons de nous appeler physiciens quantiques et commençons à nous appeler physiciens des hautes énergies.) En mécanique quantique relativiste, il existe deux constantes dimensionnelles,$\hbar$et$c$. Étant donné une échelle de longueur$\ell$, on l'associe à une échelle d'énergie en prenant\begin{align} E = \frac{\hbar c}{\ell} \end{align}Plus une échelle de longueur que nous voulons sonder est petite, plus l'énergie des particules que nous devons envoyer pour la sonder est grande. Donc, si vous acceptez que la mécanique quantique s'applique à de petites échelles de longueur, alors vous acceptez également qu'elle s'applique à des échelles de haute énergie !

Je pense que la question sur les systèmes quantiques à plusieurs corps mérite d'être une question distincte, et je ne suis pas tout à fait sûr de ce que vous demandez sur la QCD et le confinement.