Квантовые поля и виртуальные частицы

Теория взаимодействия элементарных частиц впервые была разработана для случая электрона и фотона и объясняла поведение электрона в электромагнитном поле. Согласно модели, каждый электрон непрерывно испускает и поглощает фотон. В этом пульсирующем процессе и заключается силовое взаимодействие поля и электрона. Фотон является промежуточной частицей, выполняет как бы роль посредника при электрическом притяжении или отталкивании заряженных частиц. Процессы такого типа в квантовой механике называются виртуальными. [c.446]

Заметим, что, строго говоря, достаточно было бы принимать во внимание только взаимодействие с квантовыми полями прямое взаимодействие между частицами получилось бы отсюда как следствие (так же, например, как получается закон Кулона в квантовой электродинамике). Практически, однако, в ряде задач удобнее сразу рассматривать прямое взаимодействие. Именно, так обстоит дело во всех случаях, когда можно пренебречь запаздыванием взаимодействия через поле и когда при этом кванты поля участвуют только в виртуальных процессах. а реальное поглощение и испускание их не существенно. [c.54]

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]

Подставляя в (28.10) Я и любую динамическую переменную F, получим решение канонических уравнений в виде ряда. Отметим, что гамильтониан Я не описывает непосредственно кулоновское взаимодействие. Однако ряд теории возмущений содержит члены е , е ,. .., соответствующие кулоновскому взаимодействию во всех порядках по — как и в квантовой электродинамике взаимодействие частиц реализуется виртуальным электромагнитным полем. [c.308]

При обычной температуре плотность тепловых частиц чрезвычайно мала. Но современная квантовая теория поля вскрыла суть термодинамического значения состояния м = 0. Это — состояние теплового равновесия, которое может достичь вещество более того, на раннем этапе развития Вселенной материя находилось именно в таком состоянии. Если бы вещество продолжало пребывать в состоянии теплового равновесия с излучением, то при существующей ныне температуре Вселенной плотность протонов и электронов, задаваемая соотношением (11.6.5) или его модификациями, была бы виртуально равна нулю. Частицы при существующей ныне температуре можно считать находящимися в неравновесном состоянии. В ходе того варианта эволюции, который претерпела наша Вселенная, вещество не могло превратиться в излучение и остаться в теп.повом равновесии с ним. [c.291]

Итак, квантовомеханический пространственно-временной эволюционный подход позволил нам избавиться от устаревшей проблемы отбора решений и специальных правил обхода полюсов функций Грина. Сила этого подхода в том, что он приводит не к вычислению отклика среды на действие источника, а к решению начальной задачи (задачи Коши), для которой существуют теоремы о существовании и единственности решения. Фейнман в своем первоначальном подходе к построению диаграммной техники для функции Грина постулировал правила обхода ее полюсов. Эти правила оказались абсолютно правильными для задач квантовой теории поля, в которой рассматривается только рассеяние одной, двух (т.е. конечного числа) частиц друг на друге, а все бесконечное число степеней свободы утоплено в ненаблюдаемый в реальных переходах вакуум. Его роль проявляется только в виртуальных переходах и сводится к перенормировке параметров частиц (закона дисперсии, массы, заряда). При рассеянии частиц и волн в макроскопических системах такой подход оказывается недостаточным, поскольку при этом макроскопическое число частиц или волн оказывается в возбужденных ( над вакуумом ) состояниях. Использование правил отбора решений Фейнмана для таких задач в монографиях [41, 42] приводит к ошибочным результатам. В этом случае работают все четыре обхода двух полюсов, то есть четыре функции Грина, и необходимо использовать диаграммную технику Келдыша [39], полностью эквивалентную задаче Коши. Такая ситуация имеет место для любой классической задачи, связанной с нелинейным стохастическим дифференциальным уравнением. Эти задачи эквивалентны квантовым (хороший пример - теория турбулентности [43]). Только для линейных задач с параметрической случайностью , т.е. для линейных уравнений со случайными коэффициентами, из четырех функций Грина остаются две - запаздывающая С и д опережающая. Мы увидим, что энергия рассеянных волн выражается через их произведение. При этом (3 отвечает за эволюцию поля на нижней ветви контура Швингера-Келдыша, а 0 - за эволюцию на верхней ветви (см. рис. 2). [c.67]

Квантовая теория поля позволила трактовать как снецифич. вид движения возникновение и уничтожение элементарных частиц, объяснила их взаимодействие как обмен квантами соответствующих полей, и, углубляя понимание корпускулярно-волнового дуализма, стала рассматривать вещество и поле на микроуровне яекак отд. виды материи, различающиеся структурой,— соответственно дискретной (корпускулярной) и непрерывной (волновой) (что и.чеет место на макроуровне), а как две диалектически противоположных ипостаси вданого квантового поля. В её рамках вверено представление о специфик, форме бытия материи — виртуальных Частицах — и физ. вакууме как специфич. виде материи. Эти представления придают физ. реализацию философской категории возможности. [c.67]

РАДИАЦИ0ННЫЕ ПОПРАВКИ — поправки возмущений теории К амплитудам разл. процессов в квантовой теории поля (КТП), обусловленные рождением и уничтожением виртуальных частиц. [c.205]

РАСХОДИМОСТИ в квантовой теории поля— бесконечности, появляющиеся в разложении величин квантовой теории поля в ряд теории возмущений при интегрировании по 4-импульсам виртуальных частиц. В Фейнмана диаграммах такому интегрированию отвечают замкнутые петли. Соответствующие интегралы могут расходиться как в области больших, так и в области малых импульсов (когда в теории имеются частицы с нулевой массой покоя), В соответствии с этим различают ультрафиолетоеые расходимости и инфракрасные расходимости. [c.297]

ФОТОРОЖДЕНИЕ МЕЗОНОВ процесс образо вания мезонов па ядрах и элементарных частицах (обычно на нуклонах) нод действием фотонов ( -кван-тов) высокой энергии. Ф. м. тесно связано с фундаментальным процессом квантовой теории поля, при к-ром сильновзаимодействующие частицы виртуально испускают и поглощают мезоны. Взаимодействие электромагнитного поля с движущимися продуктами такой виртуальной диссоциации частицы может привести к реальному испусканию мезона — к фоторождению. Поглощение Y Kb ihtob характеризуется ко1гстаитой электромагнитного взаимодействия а = = е-//гс 1/137, а испускание мезонов — константой сильного взаимодействия g jh = 1—10. [c.349]

В квантовой электродинамике (и вообще в квантовой теории поля) движению частиц сопоставляется процесс распространения волнового поля, поэтому линии, изображенные на рис. 303, называются функциями распространения (волнового поля). Внутренней волнистой линией изображается функция распространения волнового поля виртуального фотона (про-пагатор). Сам процесс взаимодействия изображается точкой пересечения внешней линии с внутренней (вершина диаграммы). [c.13]

В квантовой электродинамике, напр., каждый акт вз-ствия изображается вершиной (рис. 1), к-рая в зависимости от направления времени обозначает либо испускание эл-ном (сплошная линия) фотона (волнистая линия), либо его поглощение, либо испускание или поглощение фотона позитроном (сплошная линия, направленная вспять во времени ), либо рождение фотоном пары электрон-позитрон или её аннигиляцию в один фотон (в силу теоремы СРТ поглощение ч-цы эквивалентао испусканию античастицы, поэтому каждому из этих процессов отвечает одно и то же матем. выражение, пропорц. безразмерному параметру elVfi Азт). Для реальных ч-ц каждый из этих процессов запрещён законами сохранения импульса и энергии, поэтому хотя бы одна из ч-ц должна быть виртуальной частицей. Амплитуда рассеяния двух эл-нов, напр., в первом приближении определяется диаграммой рис. 2, а, представляющей собой обмен виртуальным у-квантом. След, приближение соответствует учёту радиационных поправок, обусловленных обменом двумя виртуальными у-квантами (рис. 2,6, в), вз-ствием каждого из эл-нов со своим полем (рис. 2, г, 9) и вз-ствием с виртуальной электрон-позитронной парой из-за поляризации вакуума (рис. 2, е). Каждая из диаграмм 2, б—е содержит две дополнит. вершины по сравнению с рис. [c.803]

Вакуум различных частиц играет очень большую роль в современной квантовой теории поля. Благодаря вакууму соответствующих частиц осуществляется взаимодействие частиц друг с другом. Например, электромагнитное взаимодействие по закону Кулона осуществляется с помощью электромагнитного вакуума. Электрические заряды обмениваются виртуальными фотонами, в результате чего возникает сила взаимодействия между зарядами. Обмен виртуальными фотонами сводится к испусканию фотона одним из зарядов и поглощению другим. Таким обра- [c.402]

Р. п. применяют в разя, областях теоретич. и матем. физики. В частности, в квантовой теории поля часто изучаемые величины (амплитуды рассеяния, формфакторы и т. д.) являются многозначными аналитич. ф-цияии. При этом переход с одного листа Р. п. на другой обычно интерпретируют как переход от реальных состояний частиц к виртуальным и наоборот. Др, примерами могут служить плоскость Лобачевского и фазовые пространства динамических систем. [c.397]

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ—аналог химического потенциала для систем, содержащих заряж. частицы (ионы, электроны, дырки) характеризует состояние к.-л. заряж. компонента i в фазе а при определ. внеш. условиях (темп-ре, давлении, хим. составе фазы и электрич. поле). По определению, Э. п. = (й<3/йп )7-,р, , где G—значение Гиббса энергии, учитывающее наличи гтек-трич. поля в фазе а я,—число молей компонента i в этой фазе. Э, п. можно определить также как умноженную на Аеогадро постоянную работу переноса заряж. частицы i из бесконечно удалённой точки с нулевым потенциалом внутрь фазы а. Во мн. случаях Э. п. формально разбивают на два слагаемых, характеризующих хим. и электрич. составляющие такой работы (1 = ц -1-7, ф, где ц — хим. потенциал частицы в фазе а г,- — заряд частицы с учётом знака, F—Фарадея постоянная, ф —электрич. потенциал. ЭЛЕКТРОЙДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ—ядерные превращения, идущие при рассеянии электронов атомными ядрами. Согласно представлениям квантовой электродинамики, рассеяние электронов на нуклоне происходит путём обмена виртуальными у-квантами. В большинстве случаев достаточно ограничиться обменом одним у-квантом. Отличие виртуальных у-квантов от реальных состоит в том, что для последних имеет место однозначная связь между переданной нуклону энергией Лео и импульсом р. Для виртуальных у-квантов такое равенство не имеет места, что позволяет при рассеянии электронов варьировать независимо каждую кинематич. переменную. [c.595]

В квантовой теории не только изменяются трактовка и конкретный аппарат учета изменения массы вследствие реакции поля, но и добавляется его влияние на заряд, поскольку первичный заряд частицы поляризует окружающий вакуум, рождая виртуальные пары частиц и античастиц. 11оэтому распределение заряда частицы изменяется по сравнению с тем, к-рое было бы в отсутствие обратного действия собственного поля. [c.608]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...