Fantasma (física) - Ghost (physics)

Teoria quântica de campos
Diagrama de Feynman
História
Fundo Teoria de campo Eletromagnetismo Força fraca Força forte Mecânica quântica Relatividade especial Relatividade geral Teoria de calibre
Simetrias Simetria em mecânica quântica Simetria C Simetria P Simetria T Simetria de translação espacial Simetria de tradução de tempo Simetria de rotação Simetria de Lorentz Simetria de Poincaré Simetria de calibre Quebra de simetria explícita Quebra espontânea de simetria Teoria de Yang-Mills Carga Noether Carga topológica
Ferramentas Anomalia Cruzando Teoria de campo eficaz Valor de expectativa Fantasmas Faddeev-Popov Diagrama de Feynman Teoria de calibre reticulado Fórmula de redução LSZ Função de partição Propagator Quantização Regularização Renormalização Estado de vácuo Teorema de Wick Axiomas de Wightman
Equações Equação de Dirac Equação de Klein-Gordon Equações de Proca Equação de Wheeler-DeWitt Equações de Bargmann-Wigner
Modelo Padrão Eletrodinâmica quântica Interação eletrofraca Cromodinâmica quântica Mecanismo de Higgs
Teorias incompletas Teoria de campo quântico topológico Teoria das cordas Supersimetria Technicolor Teoria de tudo Gravidade quântica
Cientistas CD Anderson PW Anderson Bethe Bjorken Bogoliubov Brout Callan Coleman DeWitt Dirac Dyson Englert Fermi Feynman Fierz Fock Fröhlich Brilho Gell-Mann Bruto Guralnik Heisenberg Higgs Haag Hagen 't Hooft Jordânia Kendall Kibble Cordeiro Landau Lee Majorana Mills Nambu Nishijima Parisi Polyakov Salam Schwinger Skyrme Sudarshan Tomonaga Veltman ala Weinberg Weisskopf Weyl Wilczek Wilson Yang Yukawa
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Na terminologia da teoria quântica de campos , um fantasma , campo fantasma , partícula fantasma ou fantasma de calibre é um estado não físico em uma teoria de calibre . Fantasmas são necessários para manter a invariância de calibre em teorias onde os campos locais excedem vários graus físicos de liberdade .

Se uma dada teoria é autoconsistente pela introdução de fantasmas, esses estados são rotulados de "bons". Bons fantasmas são partículas virtuais introduzidas para regularização , como os fantasmas de Faddeev-Popov . Caso contrário, fantasmas "maus" admitem estados não virtuais indesejáveis ​​em uma teoria, como os fantasmas de Pauli-Villars que introduzem partículas com energia cinética negativa.

Um exemplo da necessidade de campos fantasmas é o fóton , que geralmente é descrito por um potencial vetorial de quatro componentes A _μ , mesmo que a luz tenha apenas duas polarizações permitidas no vácuo. Para remover os graus de liberdade não físicos, é necessário impor algumas restrições, uma forma de fazer essa redução é introduzir algum campo fantasma na teoria. Embora nem sempre seja necessário adicionar fantasmas para quantizar o campo eletromagnético , os campos fantasmas são estritamente necessários ao lidar com extensões da teoria Yang-Mills não Abeliana para o Modelo Padrão .

Um campo com um número fantasma negativo (o número de excitações de fantasmas no campo) é chamado de anti-fantasma .

Bons fantasmas

Fantasmas Faddeev-Popov

Fantasmas de Faddeev-Popov são campos anticomutadores estranhos que são introduzidos para manter a consistência da formulação integral do caminho . Eles são nomeados após Ludvig Faddeev e Victor Popov .

Bósons de Goldstone

Os bósons de Goldstone são às vezes chamados de fantasmas. Principalmente, quando se fala do desaparecimento dos bósons da quebra espontânea da simetria da simetria eletrofraca através do mecanismo de Higgs . Esses bons fantasmas são artefatos de fixação de medidores. Os componentes de polarização longitudinal dos bósons W e Z correspondem aos bósons de Goldstone da parte quebrada espontaneamente da simetria eletrofraca SU (2) ⊗ U (1) , os quais, entretanto, não são observáveis. Como essa simetria é medida, os três supostos bósons de Goldstone, ou fantasmas, são "comidos" pelos três bósons de calibre ( W ^± e Z ) correspondentes aos três geradores quebrados; isso dá a esses três bósons calibre uma massa e o terceiro grau de liberdade de polarização necessário associado.

Fantasmas maus

"Fantasmas maus" representam outro significado mais geral da palavra "fantasma" na física teórica: estados de norma negativa ou campos com o sinal errado do termo cinético , como fantasmas de Pauli-Villars , cuja existência permite que as probabilidades sejam negativo , violando assim a unitariedade .

Partículas fantasmas podem obter a simetria ou quebrá-la nos campos de medida. As partículas de "fantasma bom" realmente obtêm a simetria imutando o " Lagrangiano de fixação de calibre " em uma transformação de calibre, enquanto as partículas de fantasma ruins quebram a simetria trazendo a matriz G não abeliana que muda a simetria, e esta foi a principal razão para introduzir as derivadas covariantes e contravariantes de calibre.

Condensado fantasma

Um condensado fantasma é uma proposta especulativa em que um fantasma, uma excitação de um campo com um sinal errado do termo cinético, adquire um valor de expectativa de vácuo . Este fenômeno quebra a invariância de Lorentz espontaneamente . Em torno do novo estado de vácuo , todas as excitações têm uma norma positiva e, portanto, as probabilidades são definidas positivamente.

Temos um campo escalar real φ com a seguinte ação

${\ displaystyle S = \ int d ^ {4} x \ left [aX ^ {2} -bX \ right]}$

onde a e b são constantes positivas e

${\ displaystyle X \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ {\ frac {1} {2}} \ eta ^ {\ mu \ nu} \ partial _ {\ mu} \ phi \ partial _ {\ nu} \ phi}$

usando a convenção de sinal na assinatura métrica (+, -, -, -) .

As teorias do condensado fantasma predizem não gaussianidades específicas da radiação cósmica de fundo . Essas teorias foram propostas por Nima Arkani-Hamed , Markus Luty e outros.

Infelizmente, essa teoria permite a propagação superluminal de informações em alguns casos e não tem limite inferior em sua energia. Este modelo não admite uma formulação hamiltoniana (a transformada de Legendre é multivalorada porque a função momentum não é convexa) porque é acausal . Quantizar essa teoria leva a problemas.

Fantasma landau

O pólo Landau é às vezes referido como o fantasma Landau . Nomeado após Lev Landau , este fantasma é uma inconsistência no procedimento de renormalização em que não há liberdade assintótica em grandes escalas de energia.

Veja também

• Teorema do não-fantasma , relacionado a fantasmas ruins

Referências

links externos

• Copeland, Ed ; Padilla, Antonio (26 de outubro de 2011). Haran, Brady (ed.). Partículas fantasmas (vídeo). Sessenta símbolos. University of Nottingham .