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¿Qué es la teoría del campo de calibre?

La teoría de campos de calibre es una disciplina de la mecánica cuántica, una teoría física basada en la idea de que las transformaciones de simetría se pueden realizar local o globalmente. El ejemplo más común de teoría de calibre de grupo de simetría no conmutativa (también llamada grupo no abeliano) es la teoría de Yang-Mills. Los sistemas físicos suelen estar representados por lagrangianos que son invariantes ante determinadas transformaciones. Cuando las transformaciones se realizan simultáneamente en cada tiempo y espacio, tienen simetría global.

La teoría de campos de calibre generaliza esta idea, que requiere que el lagrangiano también debe tener simetría local: estas transformaciones de simetría deben llevarse a cabo en una región específica del espacio-tiempo sin afectar a otra región. Esta es una generalización de. el principio de equivalencia de la relatividad general.

Datos ampliados:

La importancia de la "teoría de campo de calibre"

La "teoría de campo de calibre" estableció el modelo estándar de partículas microscópicas. La mayoría de la gente no está familiarizada con él. con la física. Nuestra comprensión básicamente termina cuando comprendemos el "quark". El libro de texto también es vago sobre los "quarks" y no es un conocimiento requerido para el examen de ingreso a la universidad. Bajo la orientación utilitaria de "una prueba determina la vida", pocas personas se dan cuenta de que en este pequeño rincón se esconde un profundo mundo físico.

Lo que gobierna el mundo es la teoría de campos de calibre, cuyo objetivo es establecer un modelo estándar perfecto de partículas, que es mucho más difícil que el modelo estándar de átomos del propio Bohr en el mundo cuántico. En otras palabras, no podemos ver más de 60 tipos de partículas creativas (definámoslo así, un nivel por debajo de los electrones).

No importa cómo lo evites, estás operando en mi modo estándar. Al igual que las tres leyes de Newton en el mundo macroscópico, ya sea que los humanos vayan a las profundidades del subsuelo o marchen a Marte, deben cumplir con las leyes de Newton. La teoría del campo de calibre es física de alta energía. Se origina en la necesidad de que los seres humanos comprendan los núcleos. Quiere definir todo el mundo microscópico.

La física moderna ha demostrado que el núcleo está compuesto de protones y neutrones, y algunos núcleos en descomposición radiactiva emitirán electrones. Sin embargo, si queremos continuar nuestra investigación y comprender la estructura interna del núcleo, debemos comprender la interacción entre protones, neutrones y electrones. Esta es la punta del mundo microscópico y los humanos sólo pueden descubrir las reglas a través de grandes colisionadores.

Con el desarrollo de experimentos y teorías modernas sobre colisiones de partículas, los físicos convencionales han llegado a comprender que los protones están compuestos por dos quarks arriba y un quark abajo, y los neutrones están compuestos por dos quarks abajo y un quark arriba. Está formado por quarks y estos quarks tienen diferentes colores. Sin embargo, para construir las simetrías de una teoría de quarks, se debe suponer que hay seis quarks y que otros quarks se combinan para formar muchas otras partículas.

Estas grandes cantidades de partículas han sido confirmadas por observaciones de rayos cósmicos o descubrimientos realizados por grandes colisionadores. Además de los hadrones compuestos de quarks, también hay leptones. El número de leptones es casi el mismo que el de los hadrones. La interacción entre estas partículas subnucleares requiere las correspondientes partículas de intercambio para explicarse.

Para comprender las propiedades de los protones, neutrones y electrones, la teoría estándar de la física de altas energías descubrió más de 60 tipos de partículas. Desde la perspectiva de las interacciones de los leptones, los quarks y la partícula de Higgs, la teoría de campos de calibre es el marco físico más exitoso para describir el mundo subatómico.

Tanto en términos de potencia computacional como de cobertura conceptual, no se conocen experimentos que no puedan derivarse del modelo estándar. En otras palabras, si no hay partículas anormales, la "teoría del campo de calibre" es la piedra angular de la física de partículas, equivalente a las "tres leyes de Newton" del mundo microscópico.

Enciclopedia Baidu: teoría del campo de calibre