En un contexto físico, se requiere que los campos escalares sean independientes de la elección del sistema de referencia. Es decir, dos observadores cualesquiera que utilicen las mismas unidades coincidirán en el valor del campo escalar en el mismo punto absoluto en el espacio (o espacio-tiempo ) independientemente de sus respectivos puntos de origen. Los ejemplos utilizados en física incluyen la distribución de la temperatura en el espacio, la distribución de la presión en un fluido y los campos cuánticos de espín cero, como el campo de Higgs . Estos campos son el tema de la teoría de campos escalares .
Físicamente, un campo escalar también se distingue por tener unidades de medida asociadas. En este contexto, un campo escalar también debe ser independiente del sistema de coordenadas utilizado para describir el sistema físico; es decir, dos observadores cualesquiera que utilicen las mismas unidades deben estar de acuerdo en el valor numérico de un campo escalar en cualquier punto dado del espacio físico. Los campos escalares se contrastan con otras cantidades físicas como los campos vectoriales , que asocian un vector a cada punto de una región, así como los campos tensoriales y los campos espinores . [ cita necesaria ] Más sutilmente, los campos escalares a menudo se contrastan con los campos pseudoescalares .
Usos en física
En física, los campos escalares suelen describir la energía potencial asociada con una fuerza particular . La fuerza es un campo vectorial , que se puede obtener como factor del gradiente del campo escalar de energía potencial. Ejemplos incluyen:
Los campos escalares como el campo de Higgs se pueden encontrar dentro de las teorías escalares-tensoriales, utilizando como campo escalar el campo de Higgs del Modelo Estándar . [8] [9] Este campo interactúa gravitacionalmente y al estilo Yukawa (de corto alcance) con las partículas que obtienen masa a través de él. [10]
Los campos escalares se encuentran dentro de las teorías de supercuerdas como campos de dilatón , rompiendo la simetría conforme de la cuerda, aunque equilibrando las anomalías cuánticas de este tensor. [11]
Se supone que los campos escalares causaron la expansión muy acelerada del universo temprano ( inflación ), [12] ayudando a resolver el problema del horizonte y dando una razón hipotética para la constante cosmológica que no desaparece de la cosmología. Los campos escalares sin masa (es decir, de largo alcance) en este contexto se conocen como inflatones . También se proponen campos escalares masivos (es decir, de corto alcance), utilizando por ejemplo campos tipo Higgs. [13]
^ Técnicamente, los piones son en realidad ejemplos de mesones pseudoescalares , que no logran ser invariantes bajo inversión espacial, pero por lo demás son invariantes bajo transformaciones de Lorentz.
^ PW Higgs (octubre de 1964). "Simetrías rotas y masas de bosones de calibre". Física. Rev. Lett . 13 (16): 508–509. Código bibliográfico : 1964PhRvL..13..508H. doi : 10.1103/PhysRevLett.13.508 .
^ Jordania, P. (1955). Schwerkraft und Weltall. Braunschweig: Vieweg.
^ Salvados, C.; Dicke, R. (1961). "El principio de Mach y una teoría relativista de la gravitación". Física. Rdo . 124 (3): 925. Código bibliográfico : 1961PhRv..124..925B. doi : 10.1103/PhysRev.124.925.
^ Zee, A. (1979). "Teoría de la gravedad simétrica rota". Física. Rev. Lett . 42 (7): 417–421. Código bibliográfico : 1979PhRvL..42..417Z. doi :10.1103/PhysRevLett.42.417.
^ Dehnen, H.; Frommert, H.; Ghaboussi, F. (1992). "Campo de Higgs y una nueva teoría de la gravedad escalar-tensor". En t. J. Theor. Física . 31 (1): 109. Código bibliográfico : 1992IJTP...31..109D. doi :10.1007/BF00674344. S2CID 121308053.
^ Dehnen, H.; Frommmert, H. (1991). "Gravedad del campo de Higgs dentro del modelo estándar". En t. J. Theor. Física . 30 (7): 985–998 [p. 987]. Código Bib : 1991IJTP...30..985D. doi :10.1007/BF00673991. S2CID 120164928.
^ Salvados, CH (2005). "Las raíces de la teoría del tensor escalar". arXiv : gr-qc/0506063 . Código Bib : 2005gr.qc.....6063B.{{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
^ Guth, A. (1981). "Universo inflacionario: una posible solución a los problemas de horizonte y planitud". Física. Rev. D. 23 (2): 347–356. Código bibliográfico : 1981PhRvD..23..347G. doi : 10.1103/PhysRevD.23.347 .
^ Cervantes-Cota, JL; Dehnen, H. (1995). "Inflación por gravedad inducida en el SU (5) GUT". Física. Rev. D. 51 (2): 395–404. arXiv : astro-ph/9412032 . Código bibliográfico : 1995PhRvD..51..395C. doi : 10.1103/PhysRevD.51.395. PMID 10018493. S2CID 11077875.