Teoría de vacío superfluido

Teoría de vacío superfluido

Teoría de vacío superfluido, a veces conocida como la teoría de vacío BEC, es un enfoque de la física teórica y la mecánica cuántica donde el vacío físico fundamental es visto como superfluido o como un condensado de Bose-Einstein.

La estructura microscópica de este vacío físico es actualmente desconocido y es un objeto de estudios intensivos en SVT. El objetivo final de este enfoque es el desarrollo de modelos científicos que unifican la mecánica cuántica con la gravedad, por lo que SVT candidato a la teoría de la gravedad cuántica y describir todas las interacciones conocidas en el Universo, tanto a escala microscópica y astronómicos, como las diferentes manifestaciones de la misma entidad, vacío superfluido.

Historia

El concepto de un éter luminoso como medio de ondas electromagnéticas que sostienen se descartó después de la llegada de la teoría especial de la relatividad. El éter, tal como se concibe en la física clásica conduce a varias contradicciones, en particular, éter que tiene una velocidad definida en cada punto del espacio-tiempo exhibirá una dirección preferida. Esto entra en conflicto con el requisito relativista de que todas las direcciones dentro de un cono de luz son equivalentes. Sin embargo, tan pronto como en 1951 P.A.M. Dirac publicó dos documentos donde se señaló que hay que tener en cuenta las fluctuaciones cuánticas en el flujo del éter. Sus argumentos implican la aplicación del principio de incertidumbre de la velocidad de éter en cualquier punto del espacio-tiempo, lo que implica que la velocidad no será una cantidad bien definida. De hecho, se distribuye sobre varios valores posibles. A lo sumo, se podría representar el éter por una función de onda que representa el estado de vacío perfecto para que todas las velocidades de éter son igualmente probables. Estos trabajos pueden ser considerados como el punto de la teoría nacimiento.

Inspirado por las ideas Dirac, K.P. Sinha, C. Sivaram y E.C.G. Sudarshan publicó en 1975 una serie de artículos que sugería un nuevo modelo para el éter de acuerdo en que es un estado superfluido de pares de fermiones y anti-fermión, descriptible por una función de onda macroscópica. Ellos correctamente notaron que las partículas similares a pequeñas fluctuaciones del fondo superfluido obedecen la simetría de Lorentz aunque el superfluido en sí es no relativista. Sin embargo, decidieron tratar el superfluido como la materia relativista - poniéndolo en el tensor de tensión-energía de las ecuaciones de campo de Einstein. Esto no les permite hacer un paso importante - describir la gravedad relativista como una de las pequeñas fluctuaciones del vacío superfluido también. Esto se hizo por otros autores posteriormente.

Desde entonces, se han propuesto varias teorías en el marco SVT. Comparten la idea principal, pero difieren en la forma en que la estructura y las propiedades de los antecedentes superfluido debe ser similar. En ausencia de datos de observación que descartar algunos de ellos, estas teorías están llevando a cabo de forma independiente.

Relación con otros conceptos y teorías

Lorentz y Galileo simetrías

De acuerdo con el enfoque, se supone que el fondo superfluido ser esencialmente no-relativista mientras que la simetría de Lorentz no es una simetría exacta de la naturaleza, sino más bien la descripción aproximada válido sólo para pequeñas fluctuaciones. Un observador que reside dentro de tal vacío y es capaz de crear o medir las pequeñas fluctuaciones se observan como objetos relativistas - a menos que su energía y momento son suficientemente altos como para hacer las correcciones de Lorentz-rompiendo detectable. Si las energías y momentos están por debajo del umbral de excitación y luego el fondo superfluido se comporta como el fluido ideal, por lo tanto, los experimentos de tipo Michelson-Morley se observe ninguna fuerza de arrastre de dicho éter.

Además, en la teoría de la relatividad galileana la simetría surge como una aproximación - cuando las velocidades de las partículas "son pequeñas comparadas con la velocidad de la luz en el vacío. En SVT uno no necesita ir a través de la simetría de Lorentz para obtener el Galileo uno - las relaciones de la mayoría de los superfluidos no relativistas de dispersión se conocen a obedecer el comportamiento no-relativista en general momentos.

En resumen, las fluctuaciones del vacío superfluido se comportan como objetos relativistas en momentos "pequeño"

y al igual que los no relativistas

en general momentos. Se cree que la física no trivial aún desconocido que se encuentra en algún lugar entre estos dos regímenes.

Teoría de campo cuántica relativista

En la teoría de campo cuántica relativista También se supone que el vacío físico que haber algún tipo de medio no trivial a la que se puede asociar cierta energía. Esto se debe a que el concepto de espacio absolutamente vacío contradice los postulados de la mecánica cuántica. Según QFT, incluso en ausencia de partículas reales el fondo está siempre lleno de pares de creación y aniquilación de partículas virtuales. Sin embargo, un intento directo para describir tal medio conduce a los llamados divergencias ultravioletas. En algunos modelos de QFT, tales como la electrodinámica cuántica, estos problemas se pueden "resolver" el uso de la técnica de renormalización, a saber, en sustitución de los valores físicos divergentes por sus valores medidos experimentalmente. En otras teorías, como la de la relatividad general cuántica, este truco no funciona, y la teoría de la perturbación confiable no se puede construir.

De acuerdo con SVT, esto es debido a que en el régimen de alta energía la simetría de Lorentz comienza a fallar por lo que dependen de las teorías no pueden considerarse válida para todas las escalas de energías y momentos. De la misma manera, mientras que los modelos de campo de Lorentz-simétricas cuánticos son, evidentemente, una buena aproximación por debajo del umbral de vacío-energía, en su estrecha proximidad la descripción relativista se vuelve más y más "eficaz" y menos y menos natural, ya que uno tendrá que ajustar las expresiones para los las acciones de campo teóricos covariantes a mano.

Curvado espacio-tiempo

De acuerdo con la relatividad general, la interacción gravitatoria se describe en términos de curvatura del espacio-tiempo utilizando el formalismo matemático de la geometría de Riemann.

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