O que é a teoria quântica de campos

O que a teoria é, as quatro ideias que a sustentam e por que ela é a linguagem da física fundamental.

Spin 1 massivo: 3 polarizações, 2 transversais (±1) e 1 longitudinal (0), que oscila ao longo da direção de movimento. A longitudinal é o Goldstone absorvido.

A teoria quântica de campos (TQC) é o que se obtém ao exigir, ao mesmo tempo, a mecânica quântica e a relatividade especial. Juntas, elas forçam duas conclusões. O número de partículas não pode ser fixo, porque energia vira massa (E=mc2) e pares são criados e destruídos. E as interações não podem agir à distância, porque nada viaja mais rápido que a luz. O objeto que satisfaz as duas exigências é um campo quântico: um operador em cada ponto do espaço-tempo, cujas excitações são as partículas.

Pense numa superfície de água muito grande. Ondulações podem aparecer em qualquer lugar, se propagar e se cruzar. Em física quântica, essas ondulações só vêm em pacotes inteiros: meio pacote não existe. Cada pacote é uma partícula. Há um “lago” para cada tipo de partícula: um para os elétrons, um para os fótons, um para cada quark, um para o Higgs. Todos os elétrons do universo são idênticos porque são ondulações do mesmo lago. E quando dois lagos estão acoplados, uma ondulação num deles pode passar para o outro: é isso que chamamos de interação, e é assim que um elétron emite um fóton.

O que a teoria quântica de campos faz

A teoria gira em torno de quatro ideias, que voltam em cada módulo:

O Modelo Padrão em uma linha: as três interações

Oito glúons coloridos. Teoria de Yang-Mills não-abeliana: os glúons carregam carga de cor e interagem entre si.

Atua só sobre campos de quiralidade esquerda. Após a quebra origina os bósons W± e parte do Z0.

Abeliana: o campo Bμ não interage consigo mesmo. Mistura-se com W3 para formar Z0 e o fóton.