Science cafe
июнь 2016.
560

Можно ли "накопить" (загнать в некое хранилище) безмассовые частицы? Как? И может ли существовать предел такому "накоплению"?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
0
3 ответа
Поделиться

Берете коробок и делаете у него идеально отражающие стенки. Такая емкость будет хранить безмассовые частицы сколько хочешь, они будут отражаться и отражаться от стенок (или в идеале просто образуют стоячую волну, как на струне). Проблема в том, что таких идеальных стенок не бывает. Для фотонов что-то такого типа еще можно представить. Для гравитонов же (переносчиков гравитации) такого точно не бывает. Такая бы стенка была бы настолько тяжелой, что сколлапсировала бы в черную дыру. Других безмассовых частиц вроде нет. 

Глюоны как бы формально безмассовые, но фактически так сильно друг с другом взаимодействуют, что приобретают массу. Поэтому сильное взаимодействие короткодействующее (только взаимодействия с безмассовыми переносчиками могут действовать на больших расстояниях, такими взяимодействиями являются гравитация и электромагнетизм). Как взаимодействуя друг с другом глюоны приобретают массу никто точно не знает. За это даже миллион долларов обещают. Одна из семи "проблем тысячелетия", как та, которую решил Перельман. Можете проверить, именно этот самый вопрос.

По поводу предела, ответ кроется в природе частиц. Есть два типа частиц, бозоны и фермионы. Первые как бы отвечают за взаимодействия, вторые составляют собой материю. Бозоны - кванты привычных нам полей типа электромагнитного или гравитационного. А фермионы подчиняются принципу запрета Паули. Что в одном состоянии не может быть двух одинаковых фермионов. Безмассовых бозонов можно напихать в коробок сколько угодно, лишь бы их дебройлевская длина волны была меньше чем два коробка (как со стоячей волной на струне). И все бозоны могут иметь одну и ту же энергию. А вот с безмассовыми фермионами сложнее. Их тоже можно напихать сколько угодно, но в одном и том же состоянии не может быть даже двух частиц. Поэтому спектр их энергий будет расти и расти и такой коробок при том же числе частиц будет куда более энергетичным, и, следовательно, массивным. 

Только вот безмассовых фермионов люди пока не нашли. Самое близкое что есть - нейтрино, но они просто очень легкие и почти всегда ведут себя как безмассовые.

Ну и предел разумного, это что коробок должен быть сильно больше, чем его гравитационный радиус 2*G*M/c^2, где c - скорость света, G - гравитационная постоянная из закона Ньютона, а M - масса коробка и энергии внутри, иначе его сожмет в черную дыру. Но фактически так как частицы отражаясь от стенок нехило по ним лупят (даже свет), то стенки будут испытывать серьезное давление (p=1/3*u, где u - плотность энергии света или других безмассовых бозонов), и рано или поздно даже если в идеальный коробок закачать слишком много света, его разорвет.

4
0
Прокомментировать

В теории можно, если коэффициент преломления внутри хранилища (зеркальной ёмкости) будет равен 1. Точно известно, что безмассовой частицей (люксоном) является фотон. Если гравитон и глюон существуют, то они тоже будут безмассовыми. 

Таки вот, да, в такое гипотетическое хранилище можно будет вместить бесконечное кол-во фотонов, ибо если мы возьмём две "полоски" разных размеров "сделанные" из фотонов, то в них будет равное кол-во фотонов. Так как они безмассовые (в состоянии покоя), то они могут "наезжать" друг на друга и "толстеть" в зависимости от ситуации.

1
0
Прокомментировать

Если можно сделать стенки хранилища отражающими эти частицы, то можно накопить временно. Также как фотоны накапливаются в оптическом волокне. Чем лучше частицы будут отражаться от стенок, тем больше их можно будет накопить.

А если мы нафантазируем сверхразвитую цивилизацию, то можно ещё хранить частицы внутри искусственной звезды или искусственной чёрной дыры.

1
-1
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью