Квантовая электродинамика

Как же нужно теперь строить изложение курса физической оптики Следует учитывать, что строгое исследование оптики как синтеза волновых и корпускулярных представлений должно проводиться на базе квантовой механики, а в некоторых разделах и квантовой электродинамики. Весьма заманчивым представляется создание такого курса, завершающего университетское обучение по некоторым физическим специальностям, но эта задача чрезвычайно трудна. [c.463]

Законы классической электродинамики отлично описывают все особенности электрических и магнитных явлений, за исключением явлений атомного масштаба. Классическая электродинамика является теоретической основой электротехники и техники средств связи. Закономерности электрических и магнитных явлений атомного масштаба точно описываются квантовой электродинамикой. Классическая электродинамика излагается в тт. II и III некоторые вопросы квантовой электродинамики затрагиваются в т. IV, а более полное обсуждение ее отложим до изучения специального курса. [c.21]

Электромагнитное взаимодействие между зарядами в квантовой электродинамике может быть объяснено посредством обмена квантами электромагнитного поля (виртуальными фотонами). Первая частица излучает квант электромагнитного поля, который поглощается второй частицей, передавая ей импульс и энергию вторая частица испускает виртуальный фотон, поглощаемый первой частицей, и т. д. [c.162]

Как уже упоминалось, выход из затруднения был предложен Бором, отказавшимся от применения к атому законов классической электродинамики. Опираясь на идеи квантовой теории Планка, Бор подошел к трактовке модели Резерфорда с точки зрения этих новых представлений. Нужно отметить, однако, что теория Планка, признав неприменимость классической электродинамики к элементарному осциллятору, еще не выдвинула на ее место разработанной квантовой теории. Поэтому и Бор не мог дать решения сложной Задачи об атоме Резерфорда, которое представляло бы последовательное применение законов новой физики. Он вынужден был сформулировать в виде постулатов определенные утверждения в духе новой теории, не дав сколько-нибудь рационального обоснования рецепту применения этих постулатов. Однако на таком заведомо несовершенном пути были получены столь поразительные результаты, что правильность замысла Бора стала очевидной. Последующее развитие квантовой теории повело к разработке квантовой механики и квантовой электродинамики, при помощи которых удалось получить постулаты Бора как их следствия. [c.721]

Причины спонтанного испускания выясняются квантовой электродинамикой, а в теории Бора его наличие является фактом, принимаемым для объяснения и описания опытных данных. [c.732]

Теория 5-распада была создана в 1934 г. итальянским физиком Э. Ферми по аналогии с квантовой электродинамикой. [c.150]

Согласно квантовой электродинамике, процесс испускания и поглощения фотонов рассматривается как результат взаимодействия заряда с окружающим его электромагнитным полем. Фотоны не содержатся в готовом виде в атоме, а возникают в самый момент их испускания. Их источником является заряд. [c.150]

Бете и Гайтлер на основе квантовой электродинамики получили формулу для вычисления потерь энергии электроном на излучение [c.233]

Формулы для сечения фотоэффекта были получены методами квантовой электродинамики и выглядят следующим образом [c.243]

Существует другой метод рассмотрения проблемы введение мезонного поля и квантов этого поля — мезонов, которые переносят ядерное взаимодействие. Такой метод рассмотрения аналогичен квантовой электродинамике, в которой вводится электромагнитное поле с фотонами в качестве его квантов. [c.548]

Основная идея квантовой электродинамики — представление [c.548]

Основная идея квантовой электродинамики — представление о передаче взаимодействия при помощи квантов — может быть перенесена и на другие виды взаимодействия и, в частности, на ядерное взаимодействие. Впервые это отметил в 1934 г. советский физик И. Е. Тамм. Идея Тамма придавала особенно наглядный смысл таким свойствам ядерного взаимодействия, как обменный характер (см. 6, п. 3), для объяснения которого надо предполагать, что протон и нейтрон в процессе взаимодействия обмениваются своими зарядами, и вытекающее из него насыщение. Очень естественно, казалось, считать, что механизм [c.9]

Как уже говорилось, в соответствии с квантовой электродинамикой механизм электромагнитного взаимодействия заключается в передаче фотона от одного заряда другому. Уравнение для свободно движущегося фотона записывается в виде [c.12]

В 1949 г. Фейнман показал, что сложные и громоздкие методы расчета, используемые в квантовой электродинамике, можно без потери точности заменить наглядным графическим методом изображения любого электромагнитного процесса и сравнительно простой математической обработкой полученных диаграмм по стандартным рецептам. [c.14]

В качестве одного из крупных достижений квантовой электродинамики приведем результат подсчета радиационных по- [c.102]

Выражения для коэффициентов Вп и В21 и их связь с Л21 выводятся в квантовой электродинамике на основе термодинамических соображений. Приведем здесь вывод связи между коэффициентами Эйнштейна, для чего рассмотрим замкнутую полость, стенки которой испускают и поглощают электромагнитное излучение. При статистическом равновесии излучение внутри полости характеризуется спектральной плотностью v.r, определяемой формулой Планка [c.270]

До сих пор мы рассматривали процессы поглощения и испускания света, происходящие под действием обычных источников излучения, т. е. процессы, в элементарном акте которых поглощается или испускается один фотон. Однако эти процессы не являются единственно возможными. Известны и многофотонные процессы, когда в одном элементарном акте одновременно поглощаются или испускаются два и более квантов света. Теоретические предпосылки физики многофотонных процессов были заложены еще в 30-х гг. XX в., в период создания квантовой электродинамики. [c.310]

Константа сильного взаимодействия. Только после выяснения механизма сильного взаимодействия (многие интересные детали которого опущены за недостатком места) можно перейти к его количественному описанию. В этом нам поможет уже неоднократно проводившаяся аналогия с квантовой электродинамикой. Как известно, взаимодействие в ней определяется зарядом е. В безразмерной записи константа электромагнитного взаимодействия равна постоянной тонкой структуры а= 1/137. Аналогично можно ввести представления о цветовом заряде и безразмерную константу [c.195]

Оптические исследования — это прежде всего исследования физики взаимодействия света с веществом. Существуют три последовательных уровня рассмотрения указанного взаимодействия, три постепенно углубляющихся подхода I) классический, 2) полуклассический, 3) квантовый. На первом уровне оптическое излучение представляют в виде световых лучей или электромагнитных волн в соответствующем диапазоне частот, а вещество описывают с использованием понятий и аппарата механики сплошных сред, термодинамики, классической электродинамики. Иными словами, при данном подходе как свет, так и вещество рассматриваются в рамках классической физики. Полуклассический подход предполагает квантование вещества при сохранении классической трактовки света классические световые волны взаимодействуют с коллективами атомов и молекул. Принимаются во внимание структура энергетических уровней атомов и молекул, энергетических зон кристаллов, статистика заселения различных квантовых состояний. Наконец, при квантовом подходе осуществляется квантование не только вещества, но и излучения именно такой подход используется в квантовой электродинамике. Если при рассмотрении взаимодействия света с веществом на классическом и полуклассическом уровнях учитывается только волновая природа света, то на квантовом уровне принимаются во внимание также и его корпускулярные (квантовые) свойства. Это отвечает переходу от классической оптики, имеющей дело с лучами и световыми волнами, к оптике, которую естественно назвать квантовой оптикой. Одним из основных понятий этой оптики является [c.3]

Чем определяется вероятность внешнего фотоэффекта Все приведенные выше замечания носят сугубо качественный характер. Они объясняют в общих чертах закономерности фотоэлектронной эмиссии, но, разумеется, не позволяют оценить вероятность процесса, его квантовый выход. Для этого пришлось бы обратиться к квантовой электродинамике и квантовой теории твердого тела и рассмотреть весьма сложную задачу, требующую учета многих факторов. [c.168]

Для описания виртуальных процессов существует удобный графический метод, разработанный первоначально Р. Фейнманом для описания механизма процессов в квантовой электродинамике — науке об электромагнитном взаимодействии электронов, позитронов, мюонов и фотонов друг с другом. Метод Фейнмана позволяет не только графически изображать, но и рассчитывать сечения различных процессов. К сожалению, этой расчетной стороны мы касаться не можем, поскольку мы не предполагаем, что читатель знаком с математическим аппаратом уравнения Дирака и квантовой теории поля. Нам придется ограничиться лишь перечислением различных процессов и качественными оценками. [c.317]

Результирующая диаграмма нуклон-нуклонного рассеяния равна сумме большого числа слагаемых (рис. 7.17, б), среди которых в подавляющем большинстве случаев нельзя выделить небольшое число главных, отбросив остальные. Это перепутывание различных процессов делает теорию сильных взаимодействий несравненно более трудной, чем квантовая электродинамика. [c.323]

Амплитуда вероятности виртуального или реального процесса, соответствующего определенному узлу фейнмановской диаграммы, вообще говоря, зависит от энергии сталкивающихся или разлетающихся частиц. Иногда эта зависимость может быть сравнительно слабой, как, например, для основного в квантовой электродинамике узла (см. рис. 7.9) испускания или поглощения фотона электроном. [c.325]

Для изучения определенного типа взаимодействия надо выбирать такие частицы, которые активно участвуют в этом взаимодействии, но не подвержены взаимодействиям более сильным. Поэтому электромагнитное взаимодействие удобнее всего изучать на фотонах, электронах, позитронах и мюонах, которые практически нечувствительны к сильным взаимодействиям. Теория электромагнитного взаимодействия этих частиц называется квантовой электродинамикой. Квантовая электродинамика является наиболее далеко продвинутой и в некотором (увы, не в полном ) смысле законченной теорией. В ее рамках можно количественно практически с любой точностью рассчитать любой процесс с фотонами, электронами, позитронами и мюонами. Ни для какого другого взаимодействия это пока невозможно. Образно говоря, квантовая электродинамика дает полное и точное описание всех процессов во Вселенной, состоящей из фотонов, электронов, позитронов и стабильных мюонов. [c.331]

Этот эффект, называемый также рассеянием света на свете, согласно предсказаниям квантовой электродинамики, должен существовать в вакууме в результате рождения виртуальных электрон-позитрон-ных пар. Вероятность этого процесса обратно пропорциональна энергии рождения пары, равной 1 МэВ, и поэтому эффект крайне мал и до сих пор не наблюдался. Поскольку в веществе энергия рождения пары электрон— дырка имеет порядок 1 эВ, то должен существовать эффект рассеяние света на свете в веществе с интенсивностью, на много порядков большей и поэтому доступной наблюдению, что подтверждено опытами С. М. Рывкина и др. До сих пор рассеяние света на свете наблюдалось лишь в конденсированном веществе (в воде, в кристаллах кальцита и dS), нелинейность которого гораздо больше вакуума. [c.412]

За последние годы существенно повысился интерес к вопросам, связанным со статистическими характеристиками света. Интенсивно изучаются когерентные световые поля, обладающие неклассической статистикой фотонов. Эти работы, в частности, имеют целью уменьшить флуктуации фотоприема до уровня, определяемого дробовым шумом фототока. В рамках этой книги невозможно рассматривать эти работы, основанные на квантовой электродинамике и представляющие синтез волновых и корпускулярных представлений. Мы ограничимся предельно кратким указанием на цикл работ , в которых возможность наблюдения флуктуаций фотонов изучалась в классических схемах волновой оптики (интерферометры Юнга и Майкельсона) с использованием современных методов регистрации фототока. [c.451]

Как известно, основными уравнениями классической электродинамики являются уравнения Максвелла, которые дают правильное описание макроскопической картины электромагнитных процессов. Более тонкая микроскопическая картина была получена в квантовой электродинампке, в которой электромагнитное поле было проквантовано. В квантовой электродинамике электромагнитное поле рассматривается совместно со связанными с ним частицами — фотонами. Фотоны являются квантами электромагнитного поля и возникают (исчезают) при испускании (поглощении) света. При такой постановке вопроса становятся возможными новые явления, относящиеся к классу взаимодействий излучающих систем с полем излучения. Этим путем удается, например, объяснить аномальный магнитный момент электрона и лэмбовский сдвиг уровней в тонкой структуре атома водорода. [c.548]

Мезонные теории ядерных сил строятся по аналогии с квантовой электродинамикой. Как известно, в квантовой электродинамике электромагнитное поле рассматривается совместно со связанными с ним частицами — фотонами. Оно как бы состоит из фотонов, которые являются его квантами. Энергия поля равна сумме энергии квантов. Фотоны возникают (исчезают) при испускании (поглощении) электромагнитного излучения (например,. света). Источником фотонов является электрический заряд. Взаимодействие двух зарядов сводится к испусканик> фотона одним зарядом и поглощению его другим. При такой постановке вопроса становится возможным рассмотрение новых, явлений, относящихся к классу взаимодействий излучающих систем с собственным полем излучения. Этим путем удается,, например, объяснить аномальный магнитный момент электрона и мюона (см. 10, п. 3 И, п. 6), лэмбовский сдвиг уровней в тонкой структуре атома водорода и ряд других тонких эффектов. [c.9]

Открытие Jt-мезонов стимулировало развитие конкретных вариантов мезонных теорий, учитывающих свойства нуклонов и Jt-мезонов. Мы не имеем возможности останавливаться на них в этой книге и ограничимся лишь грубыми, полукачественными представлениями о мезонной теории, которые можно получить из аналогии с квантовой электродинамикой. [c.12]

К-мезоны заряженные 172, 173 Кабиббо угол 260 Каскадные гипероны 176, 182 Квантовая электродинамика 9, 12 Кварки 314—317 [c.333]

В настоящее время общепринятой считается точка зрения М. Планка, который писал ...размерность какой-либо физической величины не есть свойство, связанное с существом ее, но представляет собой некую условность, связанную с выбором системы ед1шиц измерений [29]. Противоположной точки зрения придерживался А. Зоммерфельд, считавший, что размерность связана с самой сущностью физической величины. С этим нельзя согласиться по довольно простой причине. Некоторые величины физики, по определению, безразмерны, но описывают совершенно разли шые физические явления. Например, безразмерны коэффициент трения и постоянная тонкой структуры а, являющаяся важнейшим i руктурным элементом квантовой электродинамики. Приводившаяся выше размерность величины элементарного заряда в системе СГС не вызывает никаких конкретных представлений о физической сущности этой величшхы. [c.40]

Квантовая электродинамика. Появление квантовой механики по-новому поставило вопрос о механизме взаимодействия заряженных частиц. В максвелловской электродинамике распространение электромагнш ных волн представлялось в виде непрерывного процесса. Теперь было необходимо включить в теорию новую физическую реа.аьность — фотоны. Эта теория была разработана Ю. Швингером, С, Томонагой и Р. Фейнманом и получила название квантовой электродинамики (КЭД). [c.177]

Область применения КЭД — расчет электронных оболочек атомов, спектров излучения и поглощения света атомами, рассеяние рентгеновского излучения, движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях, рассеяние электрона на электроне или позитроне и т. д. Выдающимся успехом квантовой электродинамики является объяснение отклонения магнитного момента электрона от предсказьлваемых классической электродинамикой значений. [c.179]

Столь большое совпадение является наиболее убедительным доказательством справедливости квантовой электродинамики. Оно же свидетельствует о физической достоверности концепции физического вакуума, возш1кшей в результате развития квантовой теории. [c.180]

Как и квантовая электродинамика (КЭД), теория взаимодействия цветных кварков и глюонов — квантовая хромодйнамика (КХД) — оказывается перенормируемой, что считается несомненным теоретическим достоинством. В отличие от фотона, который электронейт-рален, глюоны обладают цветовыми зарядами и взаимодействуют друг с другом даже в отсутствие кварков. Это обстоятельство приводит к специфическому повелению перенормированной константы сильного взаимодействия as(r) в зависимости от расстояния между взаимодействующими кварками. По существу величину as (г) уже нельзя называть константой. Для нее придумано специальное название — бегущая константа сильного взаимодействия. В то время как в КЭД аналогичная величина а(г) логарифмически растет при г—>-0, в КХД из-за указанного эффекта взаимодействия глюонов между собой при г— 0 бегущая константа сильного взаимодействия ведет себя как as(r) [In (го/г]]- — 0 () о — размер адрона). Этот эффект получил наименование асимптотической свободы сильных взаимодействий. Его существование позволяет проводить расчеты процессов сильного взаимодействия на малых расстояниях (при больших передаваемых импульсах) по теория возмущений. Более того, экстраполяция поведения Os (г) на большие расстояния г между взаимодействующими цветными кварками указывает на возможность запирания кварков в адроне. [c.973]

К тому же и на этом пути возникает дополнительная трудность, в какой-то мере случайного характера, обязанная своим происхождением свойству короткодействия ядерных сил. В теории атома, даже не имея квантовой электродинамики, мы могли бы довольно точно определить потенциал взаимодействия двух зарядов по данным о задаче двух тел, изучая систему энергетических уровней атома водорода. Как известно, атом водорода имеет богатую систему уровней, по которой можно восстановить многие, даже очень тонкие детали электромагнитного взаимодействия. В противоположность этому получение явного вида действующих между нуклонами ядерных сил по экспериментальным данным о задаче двух тел является значительно более тяжелой задачей. Объясняется это тем, что в системе нуклон — нуклон имеется всего лишь одно связанное состояние — дейтрон, а одна цифра — это очень небольшая информация о виде сил взаимодействия. Можно, конечно, воспользоваться экспериментальными данными о нуклон-нуклонном рассеянии, но данные по рассеянию всегда несравненно менее точны, чем данные об экспериментальных уровнях. Кроме того, даже по полной и точной совокупности экспериментальных данных о рассеянии и связанных состояниях точный вид сил может быть установлен однозначно лишь тогда, когда эти силы не зависят от скоростей, что для ядерных сил не имеет места. [c.80]

Фотон как истинно нейтральная частица обладает определенной зарядовой четностью, равной —1. Так как четность, как мы уже говорили, мультипликативна, то система четного числа фотонов зарядово четна, а система нечетного числа фотонов зарядово нечетна. Поэтому в электромагнитных процессах невозможно превращение одного фотона в два и вообще нечетного числа фотонов — в четное и наоборот. Это ограничение (теорема Фарри) играет важную роль в квантовой электродинамике (см. 6). [c.295]

В основном для квантовой электродинамики узле, изображенном на рис. 7.9, константа связи g j, равняется g = y 4ne /fl = = 1/1/137. Эта константа равна электрическому заряду в единицах 1/4яЙс, в которых он безразмерен. Именно в этом состоит второй смысл понятия заряд . О первом смысле мы уже говорили в 2, п. 5 при изложении законов сохранения различных зарядов. [c.323]

Согласно только что сказанному квантовоэлектродинамической диаграмме с N узлами будет соответствовать амплитуда, пропорциональная Так, амплитуды комптон-эффекта (см. рис. 7.4) и электрон-электронного рассеяния (см. рис. 7.12) пропорциональны glJ ) (так что соответствующие сечения пропорциональны е ). Из-за малости эл/1 4я в квантовой электродинамике часто можно ограничиться рассмотрением диаграмм с минимальным числом узлов. [c.323]

Так как энергия покоя мюона 100 МэВ) в двести раз больше энергии покоя электрона, то при энергиях примерно до 100 МэВ (а практически часто и выше) участием мюонов можно пренебречь и рассматривать только электроны, позитроны и фотоны. Те же энергетические соображения в ряде случаев позволяют с хорошей точностью применять квантовую электродинамику и для расчета процессов с участием сильно взаимодействуюш,их частиц. Например, рассеяние электронов и фотонов на протонах при энергиях примерно до 150 МэВ (порог рождения пионов) можно рассчитывать, рассматривая протон как жесткую невозбуждаемую заряженную частицу. Более того, даже при значительно больших энергиях упругое рассеяние, скажем электронов на протонах, можно довольно точно рассчитывать, не интересуясь реальным и виртуальным рождением пионов. [c.331]

Рассмотрим теперь процессы квантовой электродинамики (сначала, для простоты, без участия мюонов) с точки зрения изложенной в 5 техники диаграмм Фейнмана. Как мы уже говорили, смысл диаграмм Фейнмана состоит в том, что амплитуда исследуемого процесса выражается через цепочку амплитуд других, более элементарных (но, как правило, виртуальных) процессов. Квантовой электродинамике повезло в том отношении, что в ней сущест- [c.331]

Экспериментальная ядерная физика. Т.2 (1974) -- [ c.9 , c.12 ]

Введение в экспериментальную физику частиц Изд2 (2001) -- [ c.80 , c.258 ]

Введение в нелинейную оптику Часть2 Квантофизическое рассмотрение (1979) -- [ c.181 ]

Экспериментальная ядерная физика Кн.2 (1993) -- [ c.13 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...