Campo bosónico
En la teoría cuántica de campos , un campo bosónico es un campo cuántico cuyos cuantos son bosones ; es decir, obedecen las estadísticas de Bose-Einstein . Los campos bosónicos obedecen a relaciones canónicas de conmutación , a diferencia de las relaciones canónicas anticonmutación obedecidas por campos fermiónicos .
Los ejemplos incluyen campos escalares , que describen partículas de espín-0, como el bosón de Higgs , y campos de calibre, que describen partículas de espín-1, como el fotón .
Propiedades básicas
Los campos bosónicos libres (que no interactúan) obedecen a relaciones de conmutación canónicas. Esas relaciones también son válidas para los campos bosónicos que interactúan en la imagen de interacción, donde los campos evolucionan en el tiempo como si fueran libres y los efectos de la interacción están codificados en la evolución de los estados. Son estas relaciones de conmutación las que implican estadísticas de Bose-Einstein para los cuantos de campo.
Ejemplos de
Ejemplos de campos bosónicos incluir campos escalares , campos de norma , y 2-tensor simétrico campos , que se caracterizan por su covarianza bajo transformaciones de Lorentz y tienen giros 0, 1 y 2, respectivamente. Los ejemplos físicos, en el mismo orden, son el campo de Higgs, el campo de fotones y el campo de gravitones. De los dos últimos, solo el campo de fotones se puede cuantificar utilizando los métodos convencionales de cuantificación integral de trayectoria o canónica. Esto ha llevado a la teoría de la electrodinámica cuántica , una de las teorías más exitosas de la física. Cuantización de la gravedad, por otro lado, es un problema de larga data que ha llevado al desarrollo de teorías como la teoría de cuerdas y la gravedad cuántica de bucles .
Spin y estadísticas
El teorema de la estadística de espín implica que la cuantificación de las teorías de campo relativistas locales en dimensiones 3 + 1 puede conducir a campos cuánticos bosónicos o fermiónicos, es decir, campos que obedecen a relaciones de conmutación o anti-conmutación, según tengan enteros o semietos. girar, respectivamente. Así, los campos bosónicos son uno de los dos tipos teóricamente posibles de campo cuántico, a saber, los correspondientes a partículas con espín entero.
En una teoría no relativista de muchos cuerpos, el espín y las propiedades estadísticas de los cuantos no están directamente relacionados. De hecho, las relaciones de conmutación o anti-conmutación se asumen en función de si la teoría que se pretende estudiar corresponde a partículas que obedecen a estadísticas de Bose-Einstein o Fermi-Dirac. En este contexto, el espín sigue siendo un número cuántico interno que sólo se relaciona fenomenológicamente con las propiedades estadísticas de los cuantos. Los ejemplos de campos bosónicos no relativistas incluyen los que describen átomos bosónicos fríos, como el helio-4.
Tales campos no relativistas no son tan fundamentales como sus contrapartes relativistas: proporcionan un conveniente 're-empaquetado' de la función de onda de muchos cuerpos que describe el estado del sistema, mientras que los campos relativistas descritos anteriormente son una consecuencia necesaria de la coherencia. unión de la relatividad y la mecánica cuántica.
Ver también
Referencias
- Edwards, David A. (1981). "Fundamentos matemáticos de la teoría cuántica de campos: fermiones, campos de calibre y supersimetría parte I: teorías de campo de celosía". Revista Internacional de Física Teórica . Springer Nature. 20 (7): 503–517. doi : 10.1007 / bf00669437 . ISSN 0020-7748 .
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- Srednicki, Mark (2007). Teoría cuántica de campos , Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-86449-7 .
- Weinberg, Steven (1995). The Quantum Theory of Fields , (3 volúmenes) Cambridge University Press.
