Віртуальна частка, virtual laboratory wiki, fandom powered by wikia
Віртуальна частка - деякий абстрактний об'єкт в квантової теорії поля. володіє квантовими числами однією з реальних елементарних частинок (з масою), для якого, однак, не виконується звичайна зв'язок між енергією і імпульсом (тобто). Віртуальні частки не можуть «полетіти на нескінченність»; вони народжуються і зобов'язані поглинутися будь-якої часткою. Можна сказати, що віртуальні частинки - це і є те, як відбувається взаємодія.
Віртуальність частки характеризується релятивістськи-інваріантною величиною, причому може бути як позитивною, так і негативною величиною. Область значень E і p, при яких віртуальність дорівнює нулю, називається масової поверхнею або масової оболонкою частки.
Далі йдуть шість відомих ефектів у фізиці елементарних частинок, які часто приписуються віртуальним часткам (зокрема, віртуальним фотонам; все, крім останнього випадку):
- Спонтанна емісія фотона в процесі розпаду збудженого атома або ядра; такий розпад неможливий по законам звичайної квантової фізики і вимагає квантифікації електромагнітного поля для пояснення,
- Ефект Казимира. що полягає у взаємному тяжінні або відштовхуванні незаряджених немагнітних тіл під дією квантових флуктуацій у вакуумі.
- Сила Ван Дер Ваальса (van der Waals force), яка схожа на ефект Казимира, тільки відбувається між двома атомами,
- Вакуумна поляризація (Vacuum polarization), яка включає генерацію пари частинка-античастинка або «розпад вакууму» (the decay of the vacuum), як, наприклад, спонтанна генерація електрон-позитронної пари,
- Випромінювання Хокінга. яке відбувається в сильному гравітаційному полі, такому, наприклад, як поблизу чорних дір.
Строго кажучи, віртуальні частинки - це більшою мірою математичне явище, ніж фізична реальність. Дійсно, в квантової теорії поля в точних висловах для процесів взаємодії реальних частинок ніякі віртуальні частинки не фігурують. Якщо ж, однак, спробувати спростити влучний вислів в рамках теорії збурень. розклавши його в ряд по константі взаємодії (малому параметру теорії), то виникає нескінченний набір доданків. Кожен з членів цього ряду виглядає так, немов у процесі взаємодії породжуються і зникають об'єкти, що володіють квантовими числами реальних частинок. Однак ці об'єкти поширюються в просторі за законом, відмінному від реальних частинок, і тому якщо їх трактувати як випускання і поглинання частинки, то доведеться прийняти, що для них не виконується зв'язок між енергією і імпульсом. Таким чином, віртуальні частинки з'являються тільки тоді, коли ми певним чином спрощуємо вихідне вираз.
Втім, незважаючи на деяку фіктивність поняття «віртуальна частинка», у багатьох випадках це вкрай зручний мову для опису взаємодії. Зокрема, громіздкість обчислення процесів різко знижується, якщо попередньо скласти правила народження, знищення та поширення цих віртуальних частинок (правила Фейнмана) і зобразити процес графічно, за допомогою Фейнмановских діаграм.
Іноді, з метою наочності, концепцію «віртуальних частинок» пояснюють дещо інакше. А саме, кажуть, що в процесі взаємодії закон збереження енергії виконується не строго, а з деякою погрішністю. Це не суперечить квантовій механіці. згідно співвідношенню невизначеностей. подія, що триває кінцевий проміжок часу, що не дозволяє зафіксувати енергію з точністю вище певної межі. Грубо кажучи, проміжні частки «беруть енергію в борг» на деякий невеликий час. В цьому випадку в процесі взаємодії можуть народжуватися і зникати звичайні частинки, тільки з невеликим порушенням закону збереження енергії.