Виртуальные частицы

Виртуальные частицы

Дабы у нас не было недопониманий с самого начала хотелось бы сказать, что здесь речь не пойдет о гипотезе виртуальности нашего мира в том плане, что мы живем в матрице, симуляции о тому подобному. Речь не идет о значение слова виртуальный, значащее имитацию реальной обстановки с помощью компьютерных устройств.

Виртуальный означает возможный; такой, который может или должен проявиться при определенных условиях - толковый словарь иностранных слов. 

Виртуальные частицы являются переносчиками электромагнитного взаимодействия. Называются виртуальными, так как это короткоживущие ненаблюдаемые частицы, возникающие в вакууме во время различных взаимодействий частиц. Например при их столкновение или распаде. Такие частицы не удовлетворяют релятивистский закон, который связывает энергию и импульс реальной частицы:  E^2 = m^2c^4 + p^2c^2

Это основное их отличие от реальных частиц, хотя и не последнее. Счётчик Гейгера не способен установить их существование.

*Счетчик Гейгера - газоразрядный прибор для автоматического подсчёта числа попавших в него ионизирующих частиц.

Небольшое отступление

Момент импульса

Вспомним, что такое момент импульса. Он описывается не сложным уравнением L= r × p(p=m/v), где r - радиус-вектор частицы относительно выбранного неподвижного в данной системе отсчёта начала отсчёта,
p — импульс частицы.
Исходя из этого видно, что это характеристика количества вращательного движения. Момент импульса определяется количеством массы, вращающейся вокруг выбранной неподвижной оси вращения, а также скоростью.

Спин

По определению, спин - это собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Понятно объясняя, спин описывает то, что частицы ведут себя так, будто бы они вращаются вокруг своей оси. Существует различие между типами частиц, а также спинами, которыми они обладают. Так, например, реальный фотон относится к группе векторных частиц, а его спин может быть равен 1.

Итак, второе различие имеет место быть при проекции спина, например реального фотона, на направление его движения. У реальных частиц оно может быть равно +-1, тогда как у виртуального фотона оно может равняться 0. Что это значит? Это значит, что виртуальному фотону присущ спин скалярных частиц, что не соответствует спину векторных частиц. Это дает также понять, что, исходя из определения спина, собственный импульс частицы равен 0. Частица находиться в покое, что исключено для реальных частиц. 

В квантовой механике существует неравенство, называемое соотношением неопределенностей.

 ΔЕΔt > ћ (ћ = h/2π, h – постоянная Планка)

В момент появления виртуальной частицы, нарушается закон сохранения энергии, выше описанный, на величину ΔЕ в промежуток времени Δt. Когда Δt меньше, чем частное ћ и ΔЕ, такие нарушение не наблюдаются, как и сами частицы. Из-за нарушения закона сохранения энергии считают, что виртуальные частицы переносят импульс, но не энергию. В таком случаи говорят, что сам закон сохранения энергии не нарушается, а исполняется с некоторыми погрешностями. Это хорошо тем, что не противоречит квантовой механике.

Согласно современному представлению, вакуум - это область пространства, заполненная постоянно рождающимися и исчезающими виртуальными частицами. Одним из наглядных примеров, которые описывается с помощью виртуальных частиц - эффект Казимира. Он заключается в том, что происходит взаимное притяжение или отталкивание незаряженных не магнитных тел под действием квантовых флуктуаций в вакууме.

*Флюктуации - любое случайное отклонение какой-либо величины.

Тогда спрашивается, как можно утверждать и принимать их существование, если, фактически, этого нельзя доказать?

Как всегда, есть две стороны медали. С одной стороны виртуальные частицы воспринимают, как математическое явление. С помощью него описывается упрощение точного выражения теории возмущения, разложив по параметрам, определяющие силу взаимодействия частиц (или поле), возникает цепь последовательных появляющихся и исчезающих слагаемых. Также стоит отметить, что понятие о виртуальных частицах было выведено из математических формул квантовой физики, хотя сама квантовая теория поля для процессов описание взаимодействия реальных частиц виртуальных вовсе не требует.

С другой стороны имеется ряд физических доводов, описывающие влияние виртуальных частиц на реальные частицы. Например: виртуальные пионы, окружающие нуклоны, отклоняют быстрые электроны, виртуальные частицы могут превратиться в действительные за счёт внешних (например, при ускорении электрона виртуальные фотоны превращаются в реальные), виртуальные частицы порождают вполне действительные поля.

Источники:

http://nuclphys.sinp.msu.ru/enc/e028.htm

Советуем к просмотру


Похожие публикации

Что такое атом?

Все окружающие нас тела состоят из веществ. А из чего состоят сами вещества? Из молекул, скажете вы и будете правы. Из чего же состоят сами молекулы?

Что такое кварки?

Размышляли ли вы когда-нибудь, из чего состоит наш мир? Классическое школьное образование говорит о том, что мельчайшими частицами являются электрон,
Опрос
БЫСТРО ЛИ ГРУЗИТСЯ САЙТ?