自旋是QFT的基本性质吗？

Question

我不是物理学家，但我的理解是，粒子物理的标准模型不是基本模型，而是从量子场论（QFT）中产生的，QFT在现代物理学中被视为现实的基本模型（不受思辨性和经验性不支持的思想，如弦论）。

我的问题是：

我知道旋转被视为内部粒子的基本属性粒子物理学但自旋也是质量功能测试或者它是量子场的某种涌现性质？

Answer 1

粒子物理的标准模型是量子场论，它描述了6个夸克场、6个轻子场（3个带电+3个中性）和4个规范场，这些规范场调节了它们之间的相互作用，以及希格斯场，希格斯场使许多上述场具有它们的观测质量（并非全部由同一机制）。

场的自旋是指场的量子化激发（即粒子）所具有的内在角动量。它不是突发的，而是领域定义的一部分；夸克场和轻子场有1/2自旋，规范场有1自旋，希格斯场有0自旋。

当你写下一个通用的QFT时，你需要决定要包含多少字段，它们的自旋是什么，它们有什么对称性，它们是如何相互作用的。这些成分并不是从QFT的框架中产生的（除非不是所有的选择都相互兼容），而是需要手工输入。

Answer 2

默里的回答不是真的。他的描述仅对具有洛伦兹不变性的QFT有效。

一个完全通用的QFT不能具有先验洛伦兹对称性。

标准模型是一种非常非常特殊的QFT类型，具有Poincare（Lorentz+平移）对称性，以及其他全局对称性，也具有规范对称性。

当QFT具有洛伦兹对称性时，标准模型或任何其他QFT中的自旋就会出现：与洛伦茨对称性相关的“电荷”实际上就是自旋。

如上所述，QFT框架从不需要这种对称性：它根本不需要任何对称性。

相对论QFT需要洛伦兹不变性，因此具有自旋电荷，相对论的QFT只是所有QFT的子集。

我想补充一点，正如评论中所述，我们的宇宙似乎具有这样的对称性，所以所有描述我们现实的QFT都应该有自旋，但并不是所有QFT描述我们的世界，所以自旋只是其中一个子集的属性。

Answer 3

量子场论是一个数学形式主义根据这一点，人们可以对物理世界的理论进行建模。这是一种非常强大的形式主义，允许我们用标准模型来描述复杂的基本动力学。量子场论中已经包含了物理世界的一些基本方面，例如狭义相对论之前已被确定为科学正确。因此，所有以量子场论为基础的理论都已经满足了这一要求。

自旋来自物理观测。例如，电场是矢量场，因为电场对指向特定方向的带电粒子产生力。矢量性质表示场在每一点上携带的内部自由度。电子也具有这样的内部自由度，根据这个自由度可以在斯特恩·格拉赫实验中分离出来。

在量子场论中，这些内部自由度可以用旋转字段的。自旋是由场的对称性来区分的（与狭义相对论有关），这可以通过实验手段来确定。

所以最后，我们使用量子场论来提供我们在物理世界中观察到的场的必要公式，以及它们的所有属性，包括它们的自旋。然后我们当然会去测试这个理论，这个理论是根据量子场论制定的。在标准模型的情况下，我们看到它工作得非常好。