Come incorporare HEP nell'immagine ingenua di QM?

Aug 16 2020

Quando spiego la QM ai non fisici, a volte dico che gli effetti quantistici sono tipicamente evidenti su scale molto piccole. Ad esempio, una particella QM nel potenziale armonico si comporta per lo più in modo classico, fino agli effetti dell'ordine$\hbar$(si pensi alla diffusione degli stati coerenti!), che diventa particolarmente evidente se la particella è quasi a riposo. Quelle, ovviamente, sono le parole introduttive che precedono l'immersione nel meraviglioso mondo di fenomeni insoliti ed eccitanti che si svolgono su scale di$\hbar$.

Ma poi mi sono reso conto che all'interno di questa semplice introduzione, non posso davvero dare un quadro generale del significato degli effetti quantistici alle alte energie. Forse avrebbe senso separare subito i sistemi fortemente e debolmente interagenti? Quindi potremmo dire che il comportamento dei fasci di particelle elettriche è in effetti principalmente spiegato da E&M. Ma per quanto riguarda la reclusione? Come dovremmo spiegare la relazione tra l'importanza di QCD e$\hbar$? Inoltre, che dire dei sistemi (fenomenologici) fortemente interagenti nella materia condensata?

Capisco che le risposte possano essere in qualche modo supponenti, ma credo che dovrebbe esserci un argomento più o meno generale. Mi piace davvero essere preciso con le mie parole e non voglio dire nulla di concettualmente sbagliato, nemmeno ai dilettanti. Soprattutto ai dilettanti.

AGGIORNARE

Apparentemente ero così confuso che ho persino posto una domanda separata sulla costante di Planck.

Risposte

d_b Aug 16 2020 at 01:46

Nella meccanica quantistica, come nella meccanica classica, abbiamo bisogno della relatività ristretta quando l'energia è paragonabile o maggiore dell'energia a riposo$mc^2$del sistema che stiamo studiando. (Questo è il punto in cui smettiamo di chiamarci fisici quantistici e iniziamo a chiamarci fisici delle alte energie.) Nella meccanica quantistica relativistica, ci sono due costanti dimensionali,$\hbar$e$c$. Data una scala di lunghezza$\ell$, lo associamo a una scala di energia prendendo\begin{align} E = \frac{\hbar c}{\ell} \end{align}Più piccola è la scala di lunghezza che vogliamo sondare, maggiore è l'energia delle particelle che dobbiamo inviare per sondarla. Quindi, se accetti che la meccanica quantistica si applichi a piccole scale di lunghezza, allora accetti anche che si applichi a scale di alta energia!

Penso che la domanda sui sistemi quantistici a molti corpi meriti di essere una domanda separata, e non sono del tutto sicuro di cosa tu stia chiedendo sulla QCD e sul confinamento.