Lí thuyết trường lượng tử
Lí thuyết trường lượng tử (QFT – quantum field theory) là nền tảng trên đó chúng ta xây dựng nên hiểu biết hiện đại về vật lí lượng tử. Một ‘trường’ trong ngữ cảnh này là một cách xác định một đại lượng được chọn hoạt động như thế nào tại mỗi điểm trong không-thời gian. Ví dụ, trường điện từ xác định lực điện từ tại một điểm bất kì trong không gian và thời gian. Một trường lượng tử chính là sự lượng tử hóa của một trường cổ điển như trường điện từ.
QFT mô tả cách các trường có thể truyền tác dụng của chúng bằng những hạt mang lực gọi là boson chuẩn. Các hạt chỉ là dư âm đối với trường, một cách làm cho sự lượng tử hóa của trường thành hiện thực. Lí thuyết trường cũng thuận tiện khi xử lí số lượng không rõ các hạt ảo, vì phương trình sóng Schrödinger chỉ hoạt động đối với một hạt tại mỗi thời điểm. Cũng nên lưu ý rằng, vì lực hấp dẫn cũng là một trường, cho nên bất kì lí thuyết nào kết hợp cơ học lượng tử với lực hấp dẫn cũng sẽ là một lí thuyết trường.
Sự đối xứng
Thiên nhiên đầy rẫy các đối xứng và cơ học lượng tử cũng vậy. Khi các nhà vật lí nói tới ‘đối xứng’, cái họ đang bàn đến là các tính chất bất biến khi chúng chịu một phép biến đổi. Một ví dụ thường nhật của sự đối xứng là ảnh qua gương: cầm một vài dòng chữ ở trước gương thì trong gương một số kí tự bị đảo ngược lại; sự phản xạ làm thay đổi chúng, vì thế chúng không phải là đối xứng. Các kí tự khác không thay đổi và trông y hệt ở trong gương. Các kí tự này là đối xứng.
Trong lí thuyết trường lượng tử, ‘đối xứng chuẩn’ là một kiểu đối xứng đặc biệt giải thích vì sao những hạt thuộc một loại nhất định, ví dụ như proton, electron, hoặc quark, là y hệt nhau, hay đối xứng, đối với mỗi hạt khác thuộc loại của chúng. Đối xứng chuẩn cũng có vai trò trong việc thống nhất các lực cơ bản của tự nhiên: ở năng lượng tăng cao, các lực trở nên đối xứng và hoạt động y hệt nhau. Trước tiên là lực điện từ và lực yếu, rồi đến lực mạnh, và cuối cùng là lực hấp dẫn, tất cả bắt đầu hành xử theo cách giống nhau.
Vật lí Lượng tử Tốc hành | Gemma Lavender
Bản dịch của Thuvienvatly.com
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>
