Hispanopedia WikiEn física , la escala de longitud es una longitud o distancia particular determinada con la precisión de como máximo unos pocos órdenes 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 [ cita requerida ] [ aclaración necesaria ] 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 se pueden usar para derivar la descripción efectiva en escalas de longitud mayores. La idea de que uno puede derivar descripciones de la física en diferentes escalas de longitud entre sí se puede cuantificar 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 ℓ = ħ / p , donde ħ es la constante de Planck reducida y p es el momento que se está investigando. En mecánica relativista, las escalas de tiempo y longitud están relacionadas por la velocidad de la luz . En mecánica cuántica relativista o 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 física de alta energía 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 dispersión , la cantidad más común para calcular es una sección transversal que tiene unidades de longitud al cuadrado y se mide en barns . La sección transversal de un proceso determinado suele ser el cuadrado de la escala de longitud.
Ejemplos
- La escala de longitud atómica es ℓ a ~10 −10 m y viene dado por el tamaño del átomo de hidrógeno ( es decir , el radio de Bohr , aproximadamente53 horas ).
- La escala de longitud para las interacciones fuertes (o la derivada de QCD a través de la transmutación dimensional ) es de alrededor de ℓ s ~10 −15 m , y los "radios" de partículas que interactúan fuertemente (como el protón ) son aproximadamente comparables. Esta escala de longitud está determinada por el rango del potencial de Yukawa . Las duraciones de vida de partículas que interactúan fuertemente, como el mesón rho , están dadas por esta escala de longitud dividida por la velocidad de la luz:10 −23 s . Las masas de partículas que interactúan fuertemente son varias veces la escala de energía asociada (500 MeV/ c 2 a3000 MeV/ c2 ) .
- La escala de longitud electrodébil es más corta, aproximadamente ℓ w ~10 −18 m y está determinado por la masa en reposo de los bosones vectoriales débiles , que es aproximadamente100 GeV/ c 2 . Esta escala de longitud sería la distancia en la que una fuerza de Yukawa es mediada por los bosones vectoriales débiles. La magnitud de la escala de longitud débil se dedujo inicialmente a partir de la constante de Fermi medida por la desintegración de neutrones y muones .
- La longitud de Planck (escala de Planck) es mucho más corta todavía: aproximadamente ℓ P ~10 −35 m , y se deriva de la constante de gravitación newtoniana .
- La escala mesoscópica es la longitud en la que los comportamientos mecánicos cuánticos en líquidos o sólidos pueden describirse mediante conceptos macroscópicos .
