El término " modelo bootstrap " se utiliza para una clase de teorías que utilizan criterios de consistencia muy generales para determinar la forma de una teoría cuántica a partir de algunas suposiciones sobre el espectro de partículas. Es una forma de teoría de la matriz S.
En los años 1960 y 1970, la lista cada vez más larga de partículas que interaccionan fuertemente ( mesones y bariones ) dejó en claro a los físicos que ninguna de estas partículas es elemental. Geoffrey Chew y otros llegaron al extremo de cuestionar la distinción entre partículas compuestas y elementales , abogando por una " democracia nuclear " en la que se descartaba la idea de que algunas partículas eran más elementales que otras. En cambio, intentaron derivar la mayor cantidad de información posible sobre la interacción fuerte a partir de suposiciones plausibles sobre la matriz S , que describe lo que sucede cuando las partículas de cualquier tipo chocan, un enfoque defendido por Werner Heisenberg dos décadas antes.
La razón por la que el programa tenía alguna esperanza de éxito era debido al cruce , el principio de que las fuerzas entre partículas están determinadas por el intercambio de partículas. Una vez que se conoce el espectro de partículas, se conoce la ley de fuerza, y esto significa que el espectro está restringido a estados ligados que se forman a través de la acción de estas fuerzas. La forma más simple de resolver la condición de consistencia es postular unas pocas partículas elementales de espín menor o igual a uno, y construir la dispersión de manera perturbativa a través de la teoría de campos , pero este método no permite partículas compuestas de espín mayor que 1 y sin el fenómeno entonces no descubierto del confinamiento , es ingenuamente inconsistente con el comportamiento de Regge observado de los hadrones .
Chew y sus seguidores creían que sería posible utilizar la simetría de cruce y el comportamiento de Regge para formular una matriz S consistente para infinitos tipos de partículas. La hipótesis de Regge determinaría el espectro, el cruce y la analiticidad determinarían la amplitud de dispersión (las fuerzas), mientras que la unitaridad determinaría las correcciones cuánticas autoconsistentes de una manera análoga a la inclusión de bucles. La única implementación completamente exitosa del programa requirió otra suposición para organizar las matemáticas de la unitaridad (la aproximación de resonancia estrecha). Esto significaba que todos los hadrones eran partículas estables en la primera aproximación, de modo que la dispersión y las desintegraciones podían considerarse como una perturbación. Esto permitió construir un modelo bootstrap con infinitos tipos de partículas como una teoría de campo: la amplitud de dispersión de orden más bajo debería mostrar el comportamiento de Regge y la unitaridad determinaría las correcciones de bucle orden por orden. Así es como Gabriele Veneziano y muchos otros construyeron la teoría de cuerdas , que sigue siendo la única teoría construida a partir de condiciones de consistencia general y suposiciones suaves sobre el espectro.
Muchos en la comunidad bootstrap creían que la teoría de campos, que estaba plagada de problemas de definición, era fundamentalmente inconsistente a altas energías. Algunos creían que solo hay una teoría consistente que requiere infinitas especies de partículas y cuya forma puede encontrarse solo por consistencia. Hoy en día se sabe que esto no es cierto, ya que hay muchas teorías que son consistentes de manera no perturbativa, cada una con su propia matriz S. Sin la aproximación de resonancia estrecha, el programa bootstrap no tenía un parámetro de expansión claro, y las ecuaciones de consistencia a menudo eran complicadas y difíciles de manejar, por lo que el método tuvo un éxito limitado. Cayó en desgracia con el auge de la cromodinámica cuántica , que describía a los mesones y bariones en términos de partículas elementales llamadas quarks y gluones .
En este caso, el bootstrapping se refiere a 'salir adelante por sí solo', ya que se suponía que las partículas se mantenían unidas por fuerzas que consistían en intercambios de las propias partículas.
En 2017, la revista Quanta publicó un artículo en el que se decía que el bootstrap posibilitaría nuevos descubrimientos en el campo de las teorías cuánticas. Décadas después de que el bootstrap pareciera haber caído en el olvido, los físicos han descubierto nuevas "técnicas de bootstrap" que parecen resolver muchos problemas. Se dice que el enfoque bootstrap es "una herramienta poderosa para comprender teorías más simétricas y perfectas que, según los expertos, sirven como 'señales' o 'bloques de construcción' en el espacio de todas las posibles teorías cuánticas de campos". [1]