La cuantificación del frente de luz [1] [2] [3] de las teorías cuánticas de campo proporciona una alternativa útil a la cuantificación ordinaria en tiempos iguales . En particular, puede conducir a una descripción relativista de los sistemas ligados en términos de funciones de onda de la mecánica cuántica . La cuantificación se basa en la elección de las coordenadas del frente de luz, [4] donde juega el papel del tiempo y la correspondiente coordenada espacial es . Aquí, es el tiempo ordinario, es una coordenada cartesiana , yes la velocidad de la luz. Las otras dos coordenadas cartesianas, y , están intactos y a menudo se les llama transversales o perpendiculares, denotados por símbolos del tipo . La elección del marco de referencia donde el tiempo y Los ejes definidos pueden dejarse sin especificar en una teoría relativista exactamente soluble, pero en cálculos prácticos algunas opciones pueden ser más adecuadas que otras. El formalismo básico se analiza en otra parte .
Hay muchas aplicaciones de esta técnica, algunas de las cuales se comentan a continuación. Esencialmente, el análisis de cualquier sistema cuántico relativista puede beneficiarse del uso de coordenadas de frente de luz y la cuantificación asociada de la teoría que gobierna el sistema.
Reacciones nucleares
La técnica del frente de luz fue introducida en la física nuclear por los trabajos pioneros de Frankfurt y Strikman. [5] [6] Se hizo hincapié en el uso de las variables cinemáticas correctas (y las simplificaciones correspondientes logradas) para realizar tratamientos correctos de reacciones nucleares de alta energía. Esta subsección se centra solo en algunos ejemplos.
Los cálculos de la dispersión inelástica profunda de los núcleos requieren el conocimiento de las funciones de distribución de los nucleones dentro del núcleo. Estas funciones dan la probabilidad de que un nucleón de momento lleva una fracción dada del componente positivo del impulso nuclear, , .
Las funciones de ondas nucleares se han determinado mejor utilizando el marco de tiempo igual. Por lo tanto, parece razonable ver si se pueden volver a calcular las funciones de ondas nucleares utilizando el formalismo del frente de luz. Hay varios problemas básicos de la estructura nuclear que deben manejarse para establecer que cualquier método dado funciona. Es necesario calcular la función de onda del deuterón, resolver la teoría del campo medio ( modelo básico de capa nuclear ) para materia nuclear infinita y núcleos de tamaño finito, y mejorar la teoría del campo medio al incluir los efectos de las correlaciones nucleón-nucleón. Gran parte de la física nuclear se basa en la invariancia rotacional, pero la invariancia rotacional manifiesta se pierde en el tratamiento del frente de luz. Por tanto, recuperar la invariancia rotacional es muy importante para las aplicaciones nucleares.
Se ha manejado la versión más simple de cada problema. Cooke y Miller, [7] [8] realizaron un tratamiento de frente de luz del deuterón, que enfatizó la recuperación de la invariancia rotacional. [9] La teoría del campo medio para núcleos finitos se manejó Blunden et al. [10] [11] [12] La materia nuclear infinita se manejó dentro de la teoría del campo medio [13] [14] y también incluyó correlaciones. [15] [16] Miller y Smith hicieron aplicaciones a la dispersión inelástica profunda. [17] [18] [19] La principal conclusión física es que el efecto EMC (modificación nuclear de las funciones de distribución de los quarks) no puede explicarse dentro del marco de la física nuclear convencional. Se necesitan efectos de quark. La mayoría de estos desarrollos se analizan en una revisión de Miller. [20]
Existe una nueva apreciación de que la física de interacción del estado inicial y final, que no es intrínseca a las funciones de onda del hadrón o del frente de luz nuclear, debe abordarse para comprender fenómenos como las asimetrías de un solo espín, los procesos difractivos y el sombreado nuclear. . [21] Esto motiva la extensión del LFQCD a la teoría de reacciones y la investigación de colisiones de hadrones de alta energía. La teoría de la dispersión estándar en los marcos hamiltonianos puede proporcionar una guía valiosa para desarrollar un análisis basado en LFQCD de reacciones de alta energía.
Procesos exclusivos
Una de las áreas de aplicación más importantes del formalismo de frente de luz son los procesos hadrónicos exclusivos. Los "procesos exclusivos" son reacciones de dispersión en las que se miden la cinemática de las partículas del estado inicial y del estado final y, por lo tanto, se especifican completamente; esto contrasta con las reacciones "inclusivas" en las que una o más partículas en el estado final no se observan directamente. Los mejores ejemplos son los factores de forma elásticos e inelásticos medidos en los procesos exclusivos de dispersión de leptones y hadrones, como En procesos exclusivos inelásticos, los hadrones inicial y final pueden ser diferentes, como . Otros ejemplos de reacciones exclusivas son la dispersión de Compton, fotoproducción de pion y dispersión elástica de hadrones como . Los "procesos exclusivos duros" se refieren a reacciones en las que al menos un hadrón se dispersa en ángulos grandes con un cambio significativo en su momento transversal.
Los procesos exclusivos proporcionan una ventana a la estructura de estado ligado de los hadrones en QCD, así como a los procesos fundamentales que controlan la dinámica de los hadrones en el nivel de amplitud. El cálculo natural para describir la estructura de estado límite de los sistemas compuestos relativistas, necesario para describir amplitudes exclusivas, es la expansión de Fock de frente de luz que codifica las correlaciones de múltiples quarks, gluónicos y de color de un hadrón en términos de ondas independientes del marco. funciones. En los procesos exclusivos duros, en los que los hadrones reciben una gran transferencia de momento, la QCD perturbativa conduce a teoremas de factorización [22] que separan la física de la estructura de estado ligado del hadrónico de la de los quarks relevantes y las reacciones de dispersión dura gluónica que subyacen a estas reacciones. En el giro principal, la física del estado ligado se codifica en términos de "amplitudes de distribución" universales, [23] las cantidades teóricas fundamentales que describen la subestructura de los quarks de valencia de los hadrones y de los núcleos. Los métodos no perturbativos, como AdS / QCD, los métodos Bethe-Salpeter, la cuantificación discretizada de cono de luz y los métodos de celosía transversal, ahora proporcionan predicciones no perturbativas para la amplitud de distribución de piones. Una característica básica del formalismo de la teoría de gauge es la transparencia del color ", [24] la ausencia de interacciones de estado inicial y final de estados singlete de color compacto que se mueven rápidamente. Otras aplicaciones del análisis de factorización exclusivo incluyen semileptónicomesón decae y dispersión Compton profundamente virtual, así como efectos dinámicos de torsión superior en reacciones inclusivas. Los procesos exclusivos imponen limitaciones importantes a las funciones de onda del frente de luz de los hadrones en términos de sus grados de libertad de quarks y gluones, así como de la composición de los núcleos en términos de sus grados de libertad nucleón y mesónico.
Los factores de forma medidos en la reacción exclusivacodificar las desviaciones de la unidad de la amplitud de dispersión debido a la composición del hadrón. Los factores de forma hadrónicos caen monótonamente con la transferencia de impulso espacial, ya que la amplitud para que el hadrón permanezca intacto disminuye continuamente. También se puede distinguir experimentalmente si la orientación de espín (helicidad) de un hadrón, como el protón de espín-1/2, cambia durante la dispersión o permanece igual, como en las formas de Pauli (cambio de espín) y Dirac (conservación de espín). factores.
Los factores de forma electromagnéticos de los hadrones vienen dados por elementos de la matriz de la corriente electromagnética, como dónde es el impulso de cuatro vectores del fotón virtual intercambiado y es el estado propio de hadrón con cuatro impulso . Es conveniente elegir el marco de luz frontal donde con Los factores de forma elástica e inelástica se pueden expresar [25] como superposiciones integradas de las funciones de onda de estado propio de Fock del frente de luz. y de los hadrones de estado inicial y final, respectivamente. La del quark golpeado no cambia, y . Los quarks no golpeados (espectador) tienen. El resultado de la convolución da el factor de forma exactamente para toda la transferencia de impulso cuando se suman todos los estados de Fock del hadrón. La elección del marcose elige porque elimina las contribuciones fuera de la diagonal donde el número de partículas de estado inicial y final difieren; fue descubierto originalmente por Drell y Yan [26] y por West. [27] La formulación rigurosa en términos de funciones de onda de frente de luz la dan Brodsky y Drell. [25]
Las funciones de onda de frente de luz son independientes de la trama, en contraste con las funciones de onda de forma instantánea ordinarias que necesitan ser impulsadas desde a , un problema dinámico difícil, como lo enfatiza Dirac. Peor aún, se deben incluir contribuciones al elemento de la matriz de corriente donde el fotón externo interactúa con las corrientes conectadas que surgen de las fluctuaciones del vacío para obtener el resultado correcto independiente del marco. Tales contribuciones de vacío no surgen en el formalismo de frente de luz, porque todas las líneas físicas tienen; el vacío solo tiene, y se conserva el impulso.
En grandes transferencias de impulso, los factores de forma elásticos que conservan la helicidad disminuyen a medida que la potencia nominal dónde es el número mínimo de componentes. [28] [29] [30] Por ejemplo,para el estado de Fock de tres quarks del protón. Esta "regla de conteo de quarks" o "regla de conteo dimensional" es válida para teorías como QCD en las que las interacciones en el lagrangiano son invariantes de escala ( conformes ). Este resultado es una consecuencia del hecho de que los factores de forma con una gran transferencia de momento están controlados por el comportamiento a corta distancia de la función de onda del hadrón, que a su vez está controlado por el "giro" (dimensión - giro) del operador interpolador principal que puede crear el hadrón en separación cero de los constituyentes. La regla se puede generalizar para dar la caída de la ley de potencias de los factores de forma inelásticos y los factores de forma en los que el giro del hadrón cambia entre los estados inicial y final. Puede derivarse de forma no perturbadora utilizando la dualidad de la teoría de la galga / cuerda [31] y con correcciones logarítmicas de la QCD perturbativa. [22]
En el caso de amplitudes de dispersión elásticas, como , el mecanismo físico dominante en la transferencia de gran cantidad de movimiento es el intercambio de quark entre el kaon y el protón . [32] Esta amplitud se puede escribir como una convolución de las cuatro funciones de onda de estado de Fock de valencia de frente de luz inicial y final. Es conveniente expresar la amplitud en términos de variables de Mandelstam , [33] donde, para una reacción con momentos , las variables son . La amplitud de "intercambio de quarks" resultante tiene la forma principal que concuerda bien con la dependencia angular y la ley de potencia caída de la amplitud con transferencia de momento en un ángulo CM fijo . La comportamiento de la amplitud, en una transferencia de momento fija pero grande al cuadrado , muestra que la intersección de las amplitudes de Regge en general negativo . [34] La ley de potencia nominal caída de la sección transversal de dispersión exclusiva dura resultante para en un ángulo de CM fijo es consistente con la regla de conteo dimensional para la dispersión elástica dura , dónde es el número mínimo de componentes.
De manera más general, la amplitud para una reacción exclusiva dura en QCD se puede factorizar [22] a la potencia principal como un producto de la amplitud de dispersión de quark del subproceso de dispersión dura, donde los hadrones se reemplazan cada uno con sus quarks o gluones de valencia constituyentes, con sus respectivos momentos de frente de luz , complicado con la "amplitud de distribución" para cada hadrón inicial y final. [23] La amplitud de dispersión dura puede calcularse sistemáticamente en QCD perturbativo a partir de las interacciones fundamentales de quarks y gluones de QCD. Este procedimiento de factorización se puede realizar de forma sistemática ya que el acoplamiento de marcha QCD eficaz se vuelve pequeño con una alta transferencia de momento, debido a la propiedad de libertad asintótica de QCD.
La física de cada hadrón entra a través de sus amplitudes de distribución. , que especifica la partición de los momentos de frente de luz de los constituyentes de valencia . Se da en calibre de cono de luz. como , la integral de la función de onda de frente de luz de valencia sobre el momento transversal interno al cuadrado ; el límite superiores el momento transversal característico en la reacción exclusiva. La evolución logarítmica de la amplitud de distribución ense da rigurosamente en QCD perturbativo por la ecuación de evolución ERBL. [23] [35] Los resultados también son consistentes con principios generales como el grupo de renormalización. El comportamiento asintótico de la distribución como dónde es la constante de desintegración medida en desintegración de piones también se puede determinar a partir de los primeros principios. La forma no perturbativa de la función de onda de frente de luz del hadrón y la amplitud de distribución se pueden determinar a partir de AdS / QCD utilizando holografía de frente de luz . [36] [37] [38] [39] [40] La amplitud de distribución del deuterón tiene cinco componentes correspondientes a las cinco combinaciones diferentes de color singlete de seis quarks triplete de color, de los cuales solo uno es el producto estándar de física nuclearde camisetas de dos colores. Obedece a unecuación de evolución [41] que conduce a la misma ponderación de los cinco componentes de los componentes de la función de onda del frente de luz del deuterón enLos nuevos grados de libertad se denominan "color oculto". [41] [42] [43] Cada hadrón emitido por una reacción exclusiva dura emerge con un gran impulso y un tamaño transversal pequeño. Una característica fundamental de la teoría de gauge es que los gluones blandos se desacoplan del pequeño momento dipolar de color de las configuraciones compactas de función de onda singlete de color de rápido movimiento de los hadrones incidente y de estado final. Las configuraciones de singlete de color transversalmente compactas pueden persistir a lo largo de una distancia de pedido, la longitud de coherencia de Ioffe. Por lo tanto, si estudiamos procesos cuasi elásticos duros en un objetivo nuclear, los hadrones salientes y entrantes tendrán una absorción mínima, un fenómeno novedoso llamado "transparencia de color". [24] [44] Esto implica que la dispersión cuasi-elástica de hadrones-nucleones con una gran transferencia de momento puede ocurrir de forma aditiva en todos los nucleones de un núcleo con una atenuación mínima debido a interacciones de estado final elásticas o inelásticas en el núcleo, es decir, el núcleo se vuelve transparente. Por el contrario, en la dispersión de Glauber convencional, se predice una atenuación de estado inicial y final casi independiente de la energía. La transparencia del color ha sido verificada en muchos experimentos exclusivos de dispersión dura, particularmente en el experimento difractivo dijet [45] en Fermilab. Este experimento también proporciona una medida de la función de onda de valencia del frente de luz del pión a partir de lay dependencia de la cantidad de movimiento transversal de los dijets producidos. [46]
Holografía de frente de luz
Uno de los avances recientes más interesantes en la física de los hadrones ha sido la aplicación a QCD de una rama de la teoría de cuerdas, Anti-de Sitter / Teoría de campos conformados ( AdS / CFT ). [47] Aunque QCD no es una teoría de campo conforme invariante, se puede usar la representación matemática del grupo conforme en el espacio de cinco dimensiones anti-de Sitter para construir una primera aproximación analítica a la teoría. El modelo resultante, [36] [37] [38] [39] [40] [48] llamado AdS / QCD, proporciona predicciones precisas para la espectroscopia de hadrones y una descripción de la estructura de quarks de mesones y bariones que tiene invariancia de escala y dimensional contar a distancias cortas, junto con el confinamiento de colores a grandes distancias.
"Holografía de frente de luz" se refiere al hecho notable de que la dinámica en el espacio de AdS en cinco dimensiones es dual a una aproximación semiclásica a la teoría hamiltoniana en físicaespacio-tiempo cuantificado en un tiempo de frente de luz fijo. Sorprendentemente, existe una correspondencia exacta entre la coordenada de quinta dimensión del espacio de AdS y una variable de impacto específica que mide la separación física de los componentes de los quarks dentro del hadrón en un tiempo fijo del cono de luz y se conjuga a la masa invariante al cuadrado . Esta conexión permite calcular la forma analítica de las funciones de onda de frente de luz simplificadas independientes del marco para mesones y bariones que codifican propiedades de hadrones y permiten el cálculo de amplitudes de dispersión exclusivas.
En el caso de los mesones, las funciones de onda del estado de Fock de valencia de para masa de quark cero, satisfaga una ecuación relativista de movimiento de una sola variable en la variable invariante , que se conjuga a la masa invariante al cuadrado . El potencial de confinamiento efectivoen esta "ecuación de Schrödinger de frente de luz" independiente del marco, se incorporan sistemáticamente los efectos de estados de Fock de quarks y gluones superiores. Sorprendentemente, el potencial tiene una forma única de potencial de oscilador armónico si se requiere que la acción de QCD quiral permanezca conforme invariante. El resultado es una ecuación de onda mecánica cuántica de frente de luz relativista no perturbativa que incorpora confinamiento de color y otras características espectroscópicas y dinámicas esenciales de la física de hadrones.
Estos desarrollos recientes relacionados con la dualidad AdS / CFT brindan nuevos conocimientos sobre las funciones de onda del frente de luz que pueden formar una primera aproximación a las soluciones completas que se buscan en LFQCD, y ser considerados como un paso en la construcción de una base de espacio Fock motivada físicamente para diagonalizar el Hamiltoniano LFQCD, como en el método de cuantificación de frente de luz base (BLFQ).
Predicción de la constante cosmológica
Un problema importante destacado en la física teórica es que la mayoría de las teorías de campos cuánticos predicen un valor enorme para el vacío cuántico . Estos argumentos se basan generalmente en el análisis dimensional y la teoría de campo efectiva . Si el universo es descrito por una teoría de campo cuántica local efectiva hasta la escala de Planck , entonces esperaríamos una constante cosmológica del orden de. Como se señaló anteriormente, la constante cosmológica medida es menor que esto por un factor de 10 -120 . Esta discrepancia ha sido llamada "¡la peor predicción teórica en la historia de la física!". [49]
La cuantificación del frente de luz ofrece una posible solución , una alternativa rigurosa al segundo método de cuantificación habitual . Las fluctuaciones de vacío no aparecen en el estado de vacío Light-Front . [50] [51] Esta ausencia significa que no hay contribución de QED , interacciones débiles y QCD a la constante cosmológica que, por lo tanto, se predice que será cero en un espacio-tiempo plano . [52] El pequeño valor distinto de cero medido de la constante cosmológica podría originarse, por ejemplo, a partir de una ligera curvatura de la forma del universo (que no se excluye dentro del 0,4% (a partir de 2017) [53] [54] [55] ) ya que un espacio curvo podría modificar el modo cero del campo de Higgs , produciendo así posiblemente una contribución distinta de cero a la constante cosmológica.
Láseres intensos
Las instalaciones de láser de alta intensidad ofrecen perspectivas para medir directamente procesos previamente no observados en QED, como la birrefringencia al vacío , la dispersión fotón-fotón y, todavía de alguna manera en el futuro, la producción de pares Schwinger . Además, los experimentos de "luz que brilla a través de las paredes" pueden sondear la frontera de baja energía de la física de partículas y buscar partículas más allá del modelo estándar. Estas posibilidades han llevado a un gran interés en las propiedades de las teorías cuánticas de campo, en particular QED, en campos de fondo que describen fuentes de luz intensa, [56] [57] y algunas de las predicciones fundamentales de la teoría han sido verificadas experimentalmente. [58]
A pesar de que la teoría básica detrás de la `` QED de campo fuerte '' se desarrolló hace más de 40 años, han permanecido hasta los últimos años varias ambigüedades teóricas que pueden atribuirse en parte al uso de la forma instantánea en una teoría que, debido a la fondo láser, señala naturalmente direcciones similares a la luz. Por lo tanto, la cuantificación del frente de luz es un enfoque natural de la física en campos láser intensos. El uso de la forma frontal en QED de campo fuerte [59] ha proporcionado respuestas a varias preguntas de larga data, como la naturaleza de la masa efectiva en un pulso láser, la estructura de polos del propagador revestido de fondo y los orígenes de la reacción de radiación clásica dentro de QED.
Combinado con enfoques no perturbativos como la "cuantificación de frente de luz de base dependiente del tiempo", [60] [61] que se dirige específicamente a problemas dependientes del tiempo en la teoría de campos, la forma de frente promete proporcionar una mejor comprensión de la QED en campos externos . Estas investigaciones también proporcionarán una base para comprender la física de QCD en campos magnéticos fuertes en, por ejemplo, RHIC .
Teoría cuántica de campos no perturbativos
La Cromodinámica Cuántica (QCD), la teoría de interacciones fuertes, es parte del Modelo Estándar de partículas elementales que también incluye, además de QCD, la teoría de interacciones electro-débiles (EW) . En vista de la diferencia en la fuerza de estas interacciones, se pueden tratar las interacciones EW como una perturbación en sistemas que consisten en hadrones, las partículas compuestas que responden a las interacciones fuertes. La teoría de la perturbación también tiene su lugar en QCD, pero solo en valores grandes de la energía o el momento transferidos donde exhibe la propiedad de libertad asintótica. El campo de la QCD perturbativa está bien desarrollado y se han descrito muchos fenómenos con su uso, como la factorización, las distribuciones de partones, las asimetrías de un solo espín y los chorros. Sin embargo, a valores bajos de transferencia de energía y momento, la interacción fuerte debe tratarse de manera no perturbadora, ya que la fuerza de interacción se vuelve grande y el confinamiento de quarks y gluones, como componentes partónicos de los hadrones, no puede ignorarse. Hay una gran cantidad de datos en este fuerte régimen de interacción que espera una explicación en términos de cálculos que proceden directamente de la teoría subyacente. Como una aplicación destacada de un enfoque ab initio para QCD, muchos programas experimentales extensos miden directamente, o dependen del conocimiento de, las distribuciones de probabilidad de los componentes de quarks y gluones de los hadrones.
Hasta el momento, tres enfoques han tenido un éxito considerable en el área del acoplamiento fuerte. Primero, los modelos hadrónicos se han formulado y aplicado con éxito. [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] Este éxito a veces se obtiene al precio de introducir parámetros que deben identificarse cuantitativamente. Por ejemplo, el Hamiltoniano de cuerdas relativista [71] depende de las masas actuales de los quarks, la tensión de la cuerda y un parámetro correspondiente a. El segundo método, lattice QCD, [72] [73] [74] es un enfoque ab initio directamente vinculado al Lagrangiano de QCD. Basado en una formulación euclidiana , la celosía QCD proporciona una estimación de la integral de trayectoria de QCD y abre el acceso a propiedades hadrónicas de baja energía, como masas. Aunque la QCD de celosía puede estimar algunos observables directamente, no proporciona las funciones de onda necesarias para la descripción de la estructura y dinámica de los hadrones. El tercero es el enfoque de Dyson-Schwinger. [75] [76] [77] [78] También está formulado en el espacio-tiempo euclidiano y emplea modelos para funciones de vértice.
El enfoque hamiltoniano de frente de luz es un cuarto enfoque que, en contraste con los enfoques de celosía y Dyson-Schwinger, se desarrolla en el espacio de Minkowski y se ocupa directamente de las funciones de onda, los principales objetos de la teoría cuántica. A diferencia del enfoque de modelado, tiene sus raíces en el lagrangiano fundamental de QCD.
Cualquier hamiltoniano teórico de campo no conserva el número de partículas. Por lo tanto, en la base, correspondiente a un número fijo de partículas, es una matriz no diagonal. Su autovector, el vector de estado de un sistema físico, es una superposición infinita (descomposición de Fock) de los estados con diferentes números de partículas:
es el -función de onda corporal (componente Fock) y es una medida de integración. En la cuantificación de frente de luz, el hamiltoniano y el vector estatal aquí se definen en el plano del frente de luz.
En muchos casos, aunque no siempre, se puede esperar que domine un número finito de grados de libertad, es decir, que la descomposición en los componentes de Fock converja lo suficientemente rápido. En estos casos, la descomposición se puede truncar, de modo que la suma infinita se pueda reemplazar aproximadamente por una finita. Luego, sustituyendo el vector de estado truncado en la ecuación del vector propio
se obtiene un sistema finito de ecuaciones integrales para las funciones de onda de Fock que se puede resolver numéricamente. No se requiere pequeñez de la constante de acoplamiento. Por tanto, la solución truncada no es perturbativa. Ésta es la base de un enfoque no perturbador de la teoría de campo que se desarrolló y, por el momento, se aplicó a la QED [79] [80] [81] [82] [83] y al modelo Yukawa . [84] [85]
La principal dificultad de esta manera es garantizar la cancelación de infinitos después de la renormalización. En el enfoque perturbativo, para una teoría de campo renormalizable, en cualquier orden fijo de constante de acoplamiento, esta cancelación se obtiene como un subproducto del procedimiento de renormalización. Sin embargo, para garantizar la cancelación, es importante tener en cuenta el conjunto completo de gráficos en un orden determinado. Omitir algunos de estos gráficos destruye la cancelación y los infinitos sobreviven después de la renormalización. Esto es lo que sucede después del truncamiento del espacio de Fock; aunque la solución truncada se puede descomponer en una serie infinita en términos de la constante de acoplamiento, en cualquier orden dado, la serie no contiene el conjunto completo de gráficos perturbativos. Por lo tanto, el esquema de normalización estándar no elimina los infinitos.
En el enfoque de Brodsky et al. [79] los infinitos permanecen sin cancelar, aunque se espera que tan pronto como aumente el número de sectores retenidos después del truncamiento, también aumente el dominio de estabilidad de los resultados en relación con el corte. El valor en esta meseta de estabilidad es solo una aproximación a la solución exacta que se toma como valor físico.
El enfoque dependiente del sector [85] [86] se construye para restaurar la cancelación de infinitos para cualquier truncamiento dado. Los valores de los contratérminos se construyen de un sector a otro de acuerdo con reglas formuladas sin ambigüedades. Los resultados numéricos para el momento magnético anómalo del fermión en el truncamiento que mantiene tres sectores de Fock son estables en relación con el aumento del corte. [87] Sin embargo, la interpretación de las funciones de onda, debido a la norma negativa de los estados Pauli-Villars introducida para la regularización, se vuelve problemática. [88] Cuando aumenta el número de sectores, los resultados en ambos esquemas deben tender entre sí y aproximarse a la solución no perturbativa exacta.
El enfoque de clúster acoplado de frente de luz [89] (ver Métodos computacionales de frente de luz # Método de clúster acoplado de frente de luz ) evita hacer un truncamiento del espacio Fock. Las aplicaciones de este enfoque apenas están comenzando.
Estructura de los hadrones
Los experimentos que necesitan una descripción teórica conceptual y matemáticamente precisa de los hadrones en el nivel de amplitud incluyen investigaciones de: la estructura de nucleones y mesones, sistemas de quarks pesados y exóticos, procesos difíciles que involucran distribuciones de quarks y gluones en hadrones, colisiones de iones pesados y muchos más. . Por ejemplo, LFQCD ofrecerá la oportunidad de una comprensión ab initio de los orígenes microscópicos del contenido de espín del protón y cómo se distribuyen los momentos angulares intrínsecos y espaciales entre los componentes partónicos en términos de las funciones de onda. Este es un problema pendiente pendiente ya que los experimentos hasta la fecha aún no han encontrado los componentes más grandes del espín del protón. Se ha descubierto que los componentes que antes se pensaba que eran los portadores principales, los quarks, transportan una pequeña cantidad del giro total. Se introdujeron distribuciones de partón generalizadas (GPD) para cuantificar cada componente del contenido de espín y se han utilizado para analizar las medidas experimentales de la dispersión de Compton profundamente virtual (DVCS). Como otro ejemplo, LFQCD predecirá las masas, los números cuánticos y los anchos de especies exóticas aún por observar, como las bolas de pegamento y los híbridos.
QCD a alta temperatura y densidad
Hay programas importantes en instalaciones de aceleradores como GSI -SIS, CERN - LHC y BNL - RHIC para investigar las propiedades de un nuevo estado de la materia, el plasma de quark-gluón y otras características del diagrama de fase QCD . En el universo temprano, las temperaturas eran altas, mientras que las densidades netas de bariones eran bajas. Por el contrario, en los objetos estelares compactos , las temperaturas son bajas y la densidad de bariones es alta. QCD describe ambos extremos. Sin embargo, los cálculos perturbativos confiables solo se pueden realizar a temperaturas y densidades asintóticamente grandes, donde la constante de acoplamiento de ejecución de QCD es pequeña debido a la libertad asintótica, y la QCD de celosía proporciona información solo a un potencial químico muy bajo (densidad de bariones). Por lo tanto, quedan por responder muchas preguntas fronterizas. ¿Cuál es la naturaleza de las transiciones de fase? ¿Cómo se comporta la materia en las proximidades de los límites de fase? ¿Cuáles son las firmas observables de la transición en colisiones transitorias de iones pesados? LFQCD abre una nueva vía para abordar estos problemas.
En los últimos años se ha desarrollado un formalismo general para calcular directamente la función de partición en la cuantificación de frente de luz y se están desarrollando métodos numéricos para evaluar esta función de partición en LFQCD. [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] La cuantificación del frente de luz conduce a nuevas definiciones de la función de partición y la temperatura que pueden proporcionar una descripción independiente del marco de los sistemas térmicos y estadísticos. [91] [92] El objetivo es establecer una herramienta comparable en potencia a la QCD de celosía, pero extendiendo la función de partición a potenciales químicos finitos donde se dispone de datos experimentales.
Ver también
- Cuantización de frente de luz
- Métodos computacionales de frente ligero
- Teorías cuánticas de campos
- Cromodinámica cuántica
- Electrodinámica cuántica
- Holografía de frente de luz
Referencias
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enlaces externos
- ILCAC, Inc. , el Comité Asesor Internacional de Cono de Luz.
- Publicaciones sobre dinámica de frente de luz , mantenidas por A. Harindranath.