Термин « модель бутстрапа » используется для класса теорий, которые используют очень общие критерии согласованности для определения формы квантовой теории из некоторых предположений о спектре частиц. Это форма теории S-матрицы .
В 1960-х и 1970-х годах постоянно растущий список сильно взаимодействующих частиц — мезонов и барионов — ясно дал понять физикам, что ни одна из этих частиц не является элементарной. Джеффри Чу и другие зашли так далеко, что поставили под сомнение различие между составными и элементарными частицами , выступая за « ядерную демократию », в которой идея о том, что некоторые частицы более элементарны, чем другие, была отброшена. Вместо этого они стремились получить как можно больше информации о сильном взаимодействии из правдоподобных предположений о S-матрице , которая описывает, что происходит, когда сталкиваются частицы любого вида, подход, пропагандируемый Вернером Гейзенбергом два десятилетия назад.
Причина, по которой программа имела надежду на успех, заключалась в пересечении , принципе, согласно которому силы между частицами определяются обменом частицами. Как только спектр частиц известен, известен и закон силы, а это означает, что спектр ограничен связанными состояниями, которые образуются под действием этих сил. Самый простой способ решить условие согласованности — постулировать несколько элементарных частиц со спином, меньшим или равным единице, и построить рассеяние пертурбативно через теорию поля , но этот метод не допускает составных частиц со спином больше 1 и без тогда еще не открытого явления ограничения , он наивно несовместим с наблюдаемым поведением Редже адронов .
Чу и его последователи считали, что можно использовать перекрестную симметрию и поведение Редже для формулировки согласованной S-матрицы для бесконечного числа типов частиц. Гипотеза Редже определяла бы спектр, пересечение и аналитичность определяли бы амплитуду рассеяния (силы), в то время как унитарность определяла бы самосогласованные квантовые поправки способом, аналогичным включению петель. Единственная полностью успешная реализация программы требовала еще одного предположения для организации математики унитарности (приближение узкого резонанса). Это означало, что все адроны были бы стабильными частицами в первом приближении, так что рассеяние и распады можно было бы рассматривать как возмущение. Это позволяло построить модель бутстрапа с бесконечным числом типов частиц как теорию поля — амплитуда рассеяния низшего порядка должна была бы показывать поведение Редже, а унитарность определяла бы поправки петель порядок за порядком. Именно так Габриэле Венециано и многие другие построили теорию струн , которая остается единственной теорией, построенной из общих условий согласованности и умеренных предположений о спектре.
Многие в сообществе бутстрапа считали, что теория поля, которая страдала от проблем определения, была принципиально непоследовательной при высоких энергиях. Некоторые считали, что существует только одна последовательная теория, которая требует бесконечно много видов частиц и форма которой может быть найдена только с помощью согласованности. В настоящее время известно, что это не так, поскольку существует много теорий, которые являются непертурбативно согласованными, каждая со своей собственной S-матрицей. Без приближения узкого резонанса программа бутстрапа не имела четкого параметра расширения, а уравнения согласованности часто были сложными и громоздкими, так что метод имел ограниченный успех. Он вышел из моды с появлением квантовой хромодинамики , которая описывала мезоны и барионы в терминах элементарных частиц, называемых кварками и глюонами .
Под бутстрэппингом здесь понимается «вытаскивание себя за волосы», поскольку предполагалось, что частицы удерживаются вместе силами, состоящими из обменов самими частицами.
В 2017 году журнал Quanta Magazine опубликовал статью, в которой говорилось, что bootstrap позволяет совершать новые открытия в области квантовых теорий. Спустя десятилетия после того, как bootstrap, казалось бы, был забыт, физики открыли новые «методы bootstrap», которые, по-видимому, решают многие проблемы. Говорят, что bootstrap-подход является «мощным инструментом для понимания более симметричных, совершенных теорий, которые, по мнению экспертов, служат «указательными столбами» или «строительными блоками» в пространстве всех возможных квантовых теорий поля». [1]