¿Cuál es la diferencia entre física cuántica y física de partículas?

Aunque no existe una definición técnica, los dos términos son utilizados de manera diferente por los físicos que trabajan. Un físico de partículas es un experimentalista o teórico que trabaja (típicamente) con partículas de muy alta energía con el objetivo de comprender las interacciones fundamentales. Pueden estar probando algún efecto cuántico, como la violación de la simetría de inversión de tiempo, o buscando nuevas partículas pesadas (el Higgs fue un descubrimiento reciente; algunas personas todavía esperan encontrar pares de partículas supersimétricas) que afectarían nuestra comprensión.

La investigación de física cuántica se usa generalmente para referirse a personas que están mirando algunos de los misterios de la física cuántica que ya conocemos. A menudo están explorando el enredo, mientras que los físicos de partículas están explotando el enredo. (El reciente descubrimiento de la violación de la inversión de tiempo en realidad aprovechó el enredo).

Cuando escucho sobre un experimento de física cuántica, generalmente pienso en alguien que trabaja en un pequeño laboratorio, observando átomos, probablemente usando láseres. Cuando escucho sobre un experimento de física de partículas, pienso en alguien que trabaja en un acelerador grande.

Hay, por supuesto, excepciones. Algunas personas buscan materia oscura con dispositivos pequeños; otros están buscando la desintegración beta doble en un experimento que puede caber en una mesa y no utiliza aceleradores. Entonces la definición no es estricta.

La física cuántica (también conocida como mecánica cuántica o QM) es más general. Se trata de leyes de física muy fundamentales (aunque no “últimas”) que son más útiles a escalas de distancia muy pequeñas y escalas de masa muy bajas. QM responde preguntas como, “si tengo un sistema en tal o cual estado de energía, ¿cuáles son los posibles estados que puede tener en el futuro?” Incluso sin proporcionar demasiados detalles sobre la naturaleza específica del sistema en sí, puede llegar bastante lejos respondiendo esa pregunta.

La física de partículas, por otro lado, implica la aplicación de QM u otro tipo fundamental de teorías a partículas específicas que vemos en la naturaleza. Probablemente sabes sobre átomos. Probablemente sepa que los átomos están formados por protones, neutrones y electrones. También puede saber que los protones y los neutrones están hechos de quarks, y que actualmente no se entiende que los electrones tengan componentes más fundamentales. Es posible que también haya oído hablar de otras partículas: neutrinos, bosones de Higgs, fotones, etc.

La física de partículas se trata de responder preguntas sobre estas partículas. Por ejemplo: ¿qué otras partículas podrían existir? ¿Cómo interactúan? ¿Qué tipo de sistemas interesantes pueden formar? ¿Cómo pueden organizarse de una manera que sugiera una física más profunda? Incluso hay preguntas menos “sexys” que siguen siendo muy importantes: por ejemplo, ¿cuál es la masa de una partícula dada, en términos más precisos de lo que sabemos actualmente?

Si lo desea, la física cuántica es más abstracta: le ayuda a comprender los sistemas a pequeña escala, sin tener en cuenta qué es realmente ese sistema. Mientras que la física de partículas trata con partículas específicas que se encuentran en la naturaleza y cómo funcionan.

No hay diferencia.

En la teoría de la solución doble de De Broglie, la dualidad onda-partícula es una partícula en movimiento Y su onda asociada en el “medio subcuántico”.

John Stewart Bell

Mientras los padres fundadores agonizaban por la pregunta ‘partícula’ u ‘ola’, de Broglie en 1925 propuso la respuesta obvia ‘partícula’ y ‘ola’. ¿No está claro por la pequeñez del centelleo en la pantalla que tenemos que ver con una partícula? ¿Y no está claro, a partir de los patrones de difracción e interferencia, que el movimiento de la partícula está dirigido por una onda? De Broglie mostró en detalle cómo el movimiento de una partícula, que pasa a través de uno de los dos agujeros en la pantalla, podría verse influenciado por las ondas que se propagan a través de ambos agujeros. Y está tan influenciado que la partícula no va donde las ondas se cancelan, sino que es atraída hacia donde cooperan. Esta idea me parece tan natural y simple, para resolver el dilema onda-partícula de una manera tan clara y ordinaria, que es un gran misterio para mí que generalmente se ignoró.

WAVE MECHANICS por LOUIS DE BROGLIE

Desde 1954, cuando se escribió este pasaje, he venido a apoyar de todo corazón una hipótesis propuesta por Bohm y Vigier.

Según esta hipótesis, las perturbaciones aleatorias a las que la partícula se sometería constantemente y que tendrían la probabilidad de presencia en términos de [la onda-función de la onda], surgen de la interacción de la partícula con un “medio subcuántico” que escapa a nuestra observación y es completamente caótico, y está presente en todas partes en lo que llamamos “espacio vacío”.

Interpretación de la mecánica cuántica por la teoría de la doble solución – Louis de BROGLIE

Cuando en 1923-1924 tuve mis primeras ideas sobre la Mecánica de Ondas, estaba buscando una imagen física verdaderamente concreta, válida para todas las partículas, de la coexistencia de ondas y partículas descubierta por Albert Einstein en su “Teoría de los cuantos de luz”. No tenía ninguna duda sobre la realidad física de las ondas y las partículas.

cualquier partícula, incluso aislada, tiene que ser imaginada como en continuo “contacto energético” con un medio oculto

Para mí, la partícula, ubicada con precisión en el espacio en cada instante, forma en la onda v una pequeña región de alta concentración de energía, que se puede comparar en una primera aproximación, a una singularidad en movimiento.

la partícula se define como una región muy pequeña de la onda

Se puede considerar que la materia oscura es un mar de fotones oscuros masivos a través de los cuales las partículas se mueven y se desplazan, haciendo que se agite.

Glenn Randall habla sobre la materia oscura

la materia oscura podría interactuar consigo misma a través de alguna fuerza oscura aún desconocida

las partículas podrían ser algo que llamamos fotones oscuros

el fotón oscuro tendría masa

La materia oscura se comporta como un fluido ondulado.

La nueva arruga de Dark Matter: puede comportarse como un fluido ondulado

La dualidad onda-partícula es una partícula en movimiento y está asociada a una onda en la materia oscura.

El “medio subcuántico” de De Broglie puede considerarse como un mar de fotones oscuros masivos que se agitan.

La ola de dualidad onda-partícula es una ola en el mar de fotones oscuros masivos que llenan el espacio ‘vacío’.

Es la naturaleza caótica de la materia oscura lo que causa el efecto Casimir. Es la naturaleza caótica de la materia oscura lo que conduce a los resultados probabilísticos de los experimentos.

La mecánica de fluidos sugiere una alternativa a la ortodoxia cuántica

El sistema de ondas piloto fluídicas también es caótico. Es imposible medir la posición de una gota que rebota con la precisión suficiente para predecir su trayectoria muy lejos en el futuro. Pero en una serie reciente de artículos, Bush, el profesor de matemáticas aplicadas del MIT Ruben Rosales, y los estudiantes graduados Anand Oza y Dan Harris aplicaron su teoría de la onda piloto para mostrar cómo la dinámica caótica de la onda piloto conduce a las estadísticas cuánticas observadas en sus experimentos.

Cuando la dinámica de fluidos imita la mecánica cuántica

Si tiene un sistema que es determinista y es lo que llamamos en el negocio “caótico” o sensible a las condiciones iniciales, sensible a las perturbaciones, entonces puede comportarse probabilísticamente “, continúa Milewski. “Experimentos como este no estaban disponibles para los gigantes de la mecánica cuántica. Tampoco sabían nada sobre el caos. Supongamos que estos tipos, que estaban perplejos por qué el mundo se comporta de esta extraña manera probabilística, en realidad tenían acceso a experimentos como este y tenían el conocimiento del caos, si hubieran llegado a una teoría determinista equivalente de la mecánica cuántica, que no es el actual? Eso es lo que me parece emocionante desde la perspectiva cuántica.

Los siguientes videos muestran versiones macro de la dualidad onda-partícula. Recomiendo ver todos los siguientes videos. Hay un ejemplo de doble rendija en la marca 2:40 del primer video.

En un experimento de doble rendija, la partícula siempre viaja a través de una única rendija y la onda asociada en la materia oscura pasa a través de ambas. A medida que la onda sale de las rendijas, crea interferencia de ondas que altera la dirección en que viaja la partícula cuando sale de una sola rendija. Con el tiempo, las partículas forman un patrón de interferencia. Detectando fuertemente la partícula que sale de una sola rendija destruye la cohesión entre la partícula y su onda asociada, la partícula continúa en la trayectoria que estaba viajando y no forma un patrón de interferencia.

La física cuántica es el estudio de lo que sucede en escalas realmente pequeñas cuando las cosas dejan de comportarse de manera clásica. La física de partículas es el estudio de partículas (electrones, quarks, neutrinos, etc.). Debido a que las partículas son muy pequeñas, la mecánica cuántica es la base para estudiar las partículas, es decir, la física de partículas aplica la física cuántica.

Yo diría que la física de partículas es un área de aplicación para la física cuántica.

Pero haría una pausa por un momento y comentaría sobre la naturaleza confusa de nuestra terminología en evolución.

Verá, el Modelo Estándar de Física de Partículas, nuestra teoría fundamental más exitosa (hasta la fecha) de casi todo, en realidad no es una teoría de partículas en absoluto. Es una teoría de campos de interacción (es decir, una teoría de campo cuántico), donde las partículas emergen solo como los cuantos de excitación de estos campos fundamentales. En otras palabras, esta es una cuantización de una teoría de campo clásica, no una versión cuantificada de una teoría de partículas clásica.

La teoría cuántica ordinaria (ecuación de Schrödinger) es, por otro lado, una teoría cuántica de partículas, pero no se usa mucho en física de partículas, ya que no es relativista, e incluso sus versiones relativistas no pueden ocuparse de la creación y aniquilación de partículas (estas fueron, de hecho, la principal motivación detrás del desarrollo de la teoría cuántica de campos).

Y aunque el término “física de partículas” podría significar la física de partículas tanto clásicas como cuánticas, en realidad casi siempre se usa para referirse a la física de partículas elementales (cuánticas), no de átomos, no de moléculas, no de partículas de polvo.

Realmente no debería haber un muro entre la física cuántica y la física de partículas, y eso se debe a que la física solo tiene un modelo correcto. La física cuántica es las leyes de la física en el ámbito cuántico donde la distancia es muy muy pequeña y la naturaleza del comportamiento de las partículas de la física de partículas da paso a las ondas como campos y la naturaleza estadística de la física cuántica. La única forma de encontrar el aspecto unificador fundamental de la física en ambos reinos, el muy grande y el muy pequeño, es encontrar el modelo correcto incluido en una teoría de todo, al hacerlo se mostrará la verdadera naturaleza subyacente de todas las partículas tal como existen en tiempo espacial.

La teoría del todo de Gordon une a toda la física bajo un modelo basado en la jerarquía de la energía y los dos postulados primordiales de su teoría que conducen a nuestro universo y todo lo que hay en él. El problema actual en física no es darse cuenta de que hay una Jerarquía de energía que se expresa en la Ecuación de DIOS:

Cuando G = 2, la ecuación de DIOS es equivalente a E = mc ^ 2. Esta ecuación se derivó de la relatividad especial que condujo a la teoría de la gravedad de Einstein. Cuando G = 1, la ecuación de DIOS es equivalente a E = h (frecuencia) (donde m1 = h / longitud de onda). Esta ecuación es la base de la mecánica cuántica que condujo al modelo de portador del EM, fuerzas fuertes y débiles. Cuando G = 0, E0 es la energía del medio espacio-temporal.

La Teoría de todo de Gordon finalmente revela la entidad estructural componente del espacio-tiempo (digo entidad y no partícula porque las partículas existen “en” el espacio-tiempo mientras que las entidades existen “como” espacio-tiempo). Revela la estructura interna de las partículas elementales (el electrón y el quark up). Al hacerlo, la Teoría de todo de Gordon derriba la pared y explica la razón subyacente de la dualidad de partículas / ondas de la que los físicos no pueden sacar cara o cruz.

Usted puede, en términos generales, reconocer 3 categorías / niveles:

  1. Física cuántica: generalmente va alrededor de la ecuación de Schrodinger.
  2. Física de Quatum Relativista: basada en física especial relativamente + cuántica, es decir, la ecuación de Dirac y Klein-Gordon.
  3. Teoría del campo cuántico: la mecánica cuántica + relatividad + campos, que es el modelo estándar, y la física de partículas es una rama de este.

Entonces, esas son las clases según las cuales puede clasificar, aún a veces se puede usar una mezcla de ellas, porque en realidad son una aproximación entre sí, la última es la más precisa.

Ambos son diferentes pero iguales en algunos aspectos. Uno es más general, el otro más específico. La física cuántica explica la naturaleza y el comportamiento de la materia y la energía a nivel atómico y subatómico.

La física de partículas es el estudio de … bien partículas subatómicas … y cómo interactúan con el universo.

Encuentro la física de partículas absolutamente fascinante, pero para comprenderla, necesitas conocimiento de física cuántica. La forma en que las partículas subatómicas reaccionan cuando se las observa o no … … puedo leer y leer durante días. Cosas realmente fascinantes.

La física cuántica es la rama de la física que describe los fenómenos físicos en escalas de los reinos subatómico y cuántico.

La física de partículas estudia partículas con masa (materia) y sin masa (radiación) y las describe.

Uno está tratando de estudiar todo en la escala de partículas, mientras que el otro está estudiando partículas que lo componen todo.

La física cuántica es sinónimo de mecánica cuántica o física a nivel atómico y subatómico.

La física de partículas se ocupa de la física de las partículas elementales. Comprender la física cuántica o la mecánica cuántica ayudaría a profundizar en el estudio de la física de partículas.

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