Реальные и виртуальные фотоны

Таким образом, если наблюдатель — реальный (его система отсчёта движется со скоростью меньшей, чем скорость света, и связана с телами, имеющими массу покоя), то у него просто нет возможности приписать фотону массу покоя, поскольку он не может обеспечить своим движением (по определению) относительную скорость фотона, равную нулю. Вообразим себе наблюдателя, движущегося как другой фотон. Оказывается, что тогда наблюдаемому фотону можно приписать любую относительную скорость, в том числе и равную нулю (но система отсчёта такого наблюдателя не может состоять из тел, имеющих массу покоя). Можно представить себе и третьего, виртуального, наблюдателя с системой отсчёта, движущейся с бесконечной скоростью по отношению к реальному наблюдателю. Тогда каждый из двух наблюдателей (реальный и виртуальный) для одного тела (не обязательно фотона) находит свою относительную скорость (и и v, причём одна из них больше скорости света), эти две скорости направлены в одну сторону и связаны соотношением uv = с , одна из них удовлетворяет прямому преобразованию Лоренца, а другая — обратному (см. [100]). Относительно реального и виртуального наблюдателей скорость фотона одинакова и равна скорости света. Введению трёх таких систем отсчёта соответствует положительная, равная нулю и отрицательная масса наблюдаемого объекта, но и системы отсчёта должны строиться из объектов, имеющих положительную, равную нулю и отрицательную массу соответственно. Поскольку фотон не может иметь строго постоянной скорости, число наблюдателей не может быть меньше трёх (один из них — реальный, и он может пользоваться информацией, теоретически получаемой с позиций двух других наблюдателей). [c.256]

Ч-цы, к-рые рождаются и затем поглощаются на промежуточных этапах процесса, наз. виртуальными, в отличие от реальных ч-ц, существующих достаточно длит, время. На рис. 1 это — виртуальный эл-н, возникающий в точке 7 и исчезающий в точке 2, на рис. 2 — виртуальный фотон и т. д. Т. о., вз-ствие осуществляется путём испускания и поглощения виртуальных ч-ц. Можно несколько условно принять, что ч-ца виртуальна, если квант, неопределённость её энергии Ай порядка ср. значения её энергии. Более распространён др. подход к описанию виртуальных ч-ц, основанных на соотношении (1). Для виртуальных ч-ц это соотношение несправедливо квадрат их массы не равен а принимает всевозможные значения, причём разброс последних по отношению к т тем больше, чем более виртуальна ч-ца. Такой подход позволяет считать, что в каждом элем, процессе вз-ствия сохраняются и энергия, и импульс, квантовые же неопределённости переносятся на массы виртуальных ч-ц. [c.266]

В виртуальных процессах продолжают действовать ограничения, связанные с сохранением различных зарядов, странности и шарма, но не действуют ограничения по энергии и импульсу. Поэтому виртуально могут идти эндотермические реакции ниже порога, а также многие процессы, которые реально не могут идти ни при каких энергиях. Например, свободный электрон не может поглотить (или испустить) фотон, потому что при этом не могут быть одновременно соблюдены законы сохранения энергии и импульса. Это особенно просто увидеть, воспользовавшись равноправием всех инер-циальных систем координат и записав баланс энергии в системе, где электрон покоится после поглощения фотона, т. е. где до поглощения импульс р электрона равен и противоположен импульсу k фотона [c.316]

ГРАВИТАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ элементарных частиц — тип фундам. взаимодействий (наряду с сильным, эл.-магн. и слабым), к-рый характеризуется участием гравитац. поля (поля тяготении) в процессах взаимодействия. По совр. представлениям, любое взаимодействие частиц осуществляется путём обмена между ними виртуальными (или реальными) частицами — переносчиками взаимодействия. Так, переносчиком эл.-магн. взаимодействия является квант эл.-магн. ноля — фотон, переносчиком слабого взаимодействия в совр. объединённой теории электрослабого взаимодействия — промежуточные векторные бозоны.. Предполагается, что сильное взаимодействие переносят глюоны, склеивающие кварка внутри адронов. Для [c.524]

К процессам рассеяния (релеевского и комбинационного) следует относить процессы, при которых возбужденные состояния кристалла выступают только как виртуальные (даже в условиях резонанса). При релеевском рассеянии процессы поглощения и излучения когерентно связаны между собой. Релеевское рассеяние является единым процессом упругого рассеяния фотонов в кристалле. Следующее из теории возмущений участие в рассеянии промежуточных (виртуальных) возбужденных состояний кристалла отражает только факт взаимодействия фотона с кристаллом, а не реальный процесс перехода в возбужденное состояние. Согласно [c.579]

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]

Согласно этой теории, в вакууме, прежде считавшемся пустотой , непрерывно происходит рождение множества виртуальных, короткоживущих частиц (фотонов, электронов, позитронов и др.). Взаимодействие виртуальных частиц с реальными физическими объектами приводит к наблюдаемым физическим эффектам, например отклонению магнитного момента электрона от предсказываемого классической электродинамикой значения. В связи с этим принципиально иную трактовку получили, казалось бы, хорошо известные и прежде отождествлявшиеся понятия элементарный электрический заряд и заряд электрона . Поясним физику явления. Внесенный в физический вакуум электрон оказывается окруженным облаком виртуальных элект-роы-позитроняых пар (см. рис. 18), которое частично экранирует его заряд. Все такое образование в целом принято называть физическим электроном [65], а объект, лишенный облака вакуумной поляризгщии,— голым электроном. При наблюдении с больших расстояний измеряемый заряд оказывается вследствие экранирования меньшим заряда голого электрона, это и есть классический элементарный заряд е. По мере проникновения в глубь облака виртуальных электрон-позитроныых пар экранировка уменьшается, и измеряемый заряд должен возрастать. Подтверждением этого являются известные факты нарушения закона Кулона на малых расстояниях. В пределе эксперимент мог бы дать значение заряда голого электрона, но энергии зондирующих частиц при этом становятся настолько большими, что 110 [c.110]

Однако это состояние тоже не будет стационарным, так как во-первых, возможно поглощение фотона к и возбуждение атома, т. е. обратный переход в начальное состояние, и, во-вторых, возбуждение атома и рождение нового фотона к, т. е. виртуальный переход в состояние /,к, к ) с энергией Е -1--I- йшк + к + Eq. Поскольку эта энергия отличается от исходной на энергию двух квантов света, такое состояние реально недостижимо, если в начальный момент времени мы имели только возбужденный атом. Реальные переходы возможны лишь при равенстве энергий двух состояний. Однако такие виртуальные переходы дают вклад в амплитуду реальных переходов. Этот вклад пропорционален очень малому отношению Лю (к)/ (ftwk + Ьшк ) и им можно пренебречь. В таком приближении в операторе взаимодействия (1.40) пренебрегают членами, не сохраняющими общее число возбуждений в системе атом -I- фотоны. Это приближение, которое мы будем называть резонансным, используется весьма широко. По традиции, идущей от работ, рассматривавших спины в электромагнитном поле, его иногда еще называют приближением вращающейся волны . В резонансном приближении в бесконечной цепочке зацепляющихся уравнений (1.65) мы можем ограничиться учетом только двух состояний описываемых функцией 11) 0) с энергией Е + Ео и функцией 10) 1к) = 0)1к) с энергией fiwk + Eq. Эти состояния ради краткости будем обозначать как 1 и к. Тогда (1.65) принимает следующий вид [c.25]

На первый взгляд, кажется, что имеется еще одно противоречие между фактом существования многофотонных процессов и вторым постулатом Бора. Действительно, согласно второму постулату Бора электрон в атоме может находиться лишь в так называемых реальных (по Бору — стационарных) состояниях г, т (рис. 1.2), составляющих атомный спектр, носящий ангармонический характер. Между тем, спектр состояний электрона, который поглощает ряд монохроматических фотонов, носит гармонический характер. Что же представляют собой состояния электрона х (рис. 1.2) этого гармонического спектра, имеющие энергии Е1 + Кйш1 Ответ на этот вопрос дает квантовая механика таких реальных состояний в атоме нет, это так называемые виртуальные состояния. Время жизни электрона в реальных состояниях определяется вероятностью их спонтанного распада в другие реальные состояния с меньшей энергией. Это — естественное (или радиационное) время жизни реальных состояний, которые на самом деле не стационарны, а лишь квазистационарны. Время жизни электрона в виртуальных состояниях определяется соотношением неопределенности [c.14]

К процессам рассеяния (релеевского и комбинационного) следует также добавить процессы, при которых возбуждённые состояния кристалла выступают только как виртуальные (даже в условиях резонанса). При релеевском рассеянии процессы поглощения и излучения когерентно связаны между собой и оно является процессом упругого рассеяния фотонов в кристалле. Следующее из теории возмущений участие в рассеянии промежуточных (виртуальных) возбуждённых состояний кристалла не отражает реальный процесс перехода в возбуждённое состояние. Действительно, согласно теории возмущений волновая функция кристалла, взаимодействующего с фотоном, представляется в виде суперпозиции волновых функций возбуждённых состояний невозмущённого гамильтониана. Однако эту же функцию можно разложить и по любой другой полной ортонормированной системе функций, определённых в том же пространстве независимых [c.19]

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]

Для виртуального перехода действует закон сохранения импульса, он, как и правила отбора для перехода, определяется матричными элементами Я и Я +. Промежуточное состояние т короткоживущее, и это приводит к тому, что закон сохранения энергии при виртуальном переходе не выполняется. Действительно, 5-функция в формуле (3.87) определяет закон сохранения энергии только для реального перехода г -> /. На рис. 22, б и в показаны возможные виртуальные переходы с промежуточным состоянием т в пределах той же подзоны. В случае (б) m = I, в случае (в) т = f (с точностью до волнового вектора фотона). Как мы уже знаем, матричный элемент внутриподзонного оптического перехода отличен от нуля только для света, поляризованного в плоскости слоя, следовательно, и весь реальный процесс в этих случаях подчиняется этому же правилу отбора e OZ. Однако промежуточное состояние может находиться и в другой подзоне, как показано на рис. 22, гид. Действительно, закон сохранения импульса для таких оптических переходов выполнен — переходы прямые. [c.75]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...