Escala de longitud - Length scale
En física , la escala de longitud es una longitud o distancia particular determinada con la precisión de un orden de magnitud . El concepto de escala de longitud es particularmente importante porque los fenómenos físicos de diferentes escalas de longitud no pueden afectarse entre sí y se dice que se desacoplan . El desacoplamiento de diferentes escalas de longitud permite tener una teoría autoconsistente que solo describe las escalas de longitud relevantes para un problema dado. El reduccionismo científico dice que las leyes físicas en las escalas de longitud más cortas pueden usarse para derivar la descripción efectiva a escalas de longitud más grandes. La idea de que se pueden derivar descripciones de la física a diferentes escalas de longitud entre sí puede cuantificarse con el grupo de renormalización .
En mecánica cuántica, la escala de longitud de un fenómeno dado está relacionada con su longitud de onda de De Broglie, donde es la constante de Planck reducida y es el momento que se está probando. En la mecánica relativista, las escalas de tiempo y longitud están relacionadas por la velocidad de la luz . En la mecánica cuántica relativista o la teoría cuántica de campos relativista , las escalas de longitud están relacionadas con las escalas de momento, tiempo y energía a través de la constante de Planck y la velocidad de la luz. A menudo, en la física de altas energías se utilizan unidades naturales donde las escalas de longitud, tiempo, energía y momento se describen en las mismas unidades (generalmente con unidades de energía como GeV ).
Las escalas de longitud suelen ser la escala operativa (o al menos una de las escalas) en el análisis dimensional . Por ejemplo, en la teoría de la dispersión , la cantidad más común para calcular es una sección transversal que tiene unidades de longitud al cuadrado y se mide en graneros . La sección transversal de un proceso dado suele ser el cuadrado de la escala de longitud.
Ejemplos
- La escala de longitud atómica es metros y está dada por el tamaño del átomo de hidrógeno ( es decir , el radio de Bohr (aproximadamente 53 pm )) que es fijado por del electrón de longitud de onda Compton veces la constante de estructura fina : .
- La escala de longitud para las interacciones fuertes (o la derivada de QCD a través de la transmutación dimensional ) es de alrededor de metros (o en unidades naturales 1000 MeV o 1 GeV), y los "radios" de las partículas que interactúan fuertemente (como el protón ) son aproximadamente comparable. Esta escala de longitud está determinada por el rango del potencial Yukawa . La vida útil de las partículas que interactúan fuertemente, como el mesón rho , viene dada por esta escala de longitud dividida por la velocidad de la luz: segundos. Las masas de partículas que interactúan fuertemente son varias veces la escala de energía asociada (500 MeV a 3000 MeV).
- La escala de longitud electrodébil es más corta, aproximadamente metros y está establecida por la masa en reposo de los bosones vectoriales débiles, que es aproximadamente 100 GeV. Esta escala de longitud sería la distancia donde una fuerza Yukawa está mediada por los bosones vectoriales débiles. La magnitud de la escala de longitud débil se infirió inicialmente mediante la constante de Fermi medida por la desintegración de neutrones y muones .
- La longitud de Planck (escala de Planck) es mucho más corta todavía, alrededor de metros ( GeV en unidades naturales), y se deriva de la constante gravitacional de Newton, que tiene unidades de longitud al cuadrado.
- La escala Mesoscópica es la longitud a la que los comportamientos de la mecánica cuántica en líquidos o sólidos pueden ser descritos por macroscópicas conceptos.
