Почему при столкновении двух не имеющих электрического заряда частиц могут рождаться заряженные частицы? Как это так? Откуда заряд?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
1
3 ответа
Поделиться
АВТОР ВОПРОСА ОДОБРИЛ ЭТОТ ОТВЕТ

Исходя из теории возмущений в квантовой физике, взаимодействия между элементарными частицами (полями) описываются в терминах обмена виртуальными частицами, существование которых ограничено принципом неопределённости. Виртуальными частицами заполнено все пространство-время (вакуум) нашей Вселенной и при выполнении определённых условий, они становится реальными и могут быть зарегистрированы (детали здесь). 

Например, гамма квант в магнитосфере нейтронных звезд может расщепляться в электрон-позитрон пару (γ ⟶ e⁺ + e⁻), что запрещено ему в свободном пространстве. Такой же процесс рождения e⁺e⁻ пар (или более редкий, μ⁺μ⁻ пар) гамма квантом наблюдается в электростатическом поле атомного ядра (γ + A ⟶ A` + e⁻ + e⁺). Откуда берутся эти e⁺e⁻ пары? В виртуальном состоянии они всегда и везде окружают фотон (в качестве флуктуаций поля) и в свободном пространстве никак себя не проявляют (может, разве что расталкивают Вселенную). На диаграмме Фейнмана это выглядит так (ось времени — слева направо).

В вопросе речь идет о взаимодействии двух нейтральных частиц, в результате которого рождаются заряженные частицы. В таком случае простейший пример — реакция перезарядки нейтрона "заряженным током" в результате неупругого рассеяния мюонного нейтрино на нейтроне (ν + n ⟶ p + μ⁻). 

Ось времени направленна слева направо. Взаимодействие осуществляется слабыми силами в результате передачи импульса виртуальным заряженным током (W⁺-бозоном) от нейтрино к d-кварку нейтрона n(udd). Это меняет аромат кварка в составе нейтрона на u-кварк (d + W⁺ ⟶ u), тем самым, формируя протон p(uud) на выходе реакции. Само же нейтрино переходит в состояние мюона (μ⁻). Переносчики слабого взаимодействия (W-бозоны) в виртуальном состоянии всегда сопровождают лептонов (нейтрино, электрон, мюон, тау).  Добавлю, что как видно из диаграммы, закон сохранения заряда выполняется всюду на временной оси.  

Таким образом, ответ на вопрос: "Откуда рождаются заряженные частицы, если на входе реакции участвуют нейтральные?" — Из вакуума, в результате флуктуаций квантовых полей, выраженных в терминах соответствующих виртуальных частиц.  

14
-1
Прокомментировать

Отсутствие заряда у атома не означает, что внутри него нет заряженных частиц, а означает лишь то, что положительно заряженные частицы (протоны в ядре) уравновешены отрицательно заряженными (электронами). Тот или иной заряд у атома появляется, когда у него не хватает электрона или же, наоборот, появляется лишний. Таким образом, заряд - это не вещь, а всего лишь состояние отклонения от равновесия. По крайней мере, на уровне атомов. На уровне более простых частиц, очевидно, происходит то же самое, если при взаимодействии нейтральных частиц могут рождаться заряженные. И скорее всего это верно для любого уровня, для которого имеет смысл выражение "иметь заряд". Ведь заряд - это энергия. Иметь заряд может материальная частица. А на каком-то уровне материя вообще исчезает. Остаётся только энергия. "Иметь заряд" превращается в "быть зарядом". Хотя не совсем понятно, как это вообще так - быть зарядом без частицы. Зарядом чего? Кроме того, отдельный вопрос: откуда частицы появляются на том уровне, на котором они всё же есть?

Ну, или всё намного проще. Заряд - это энергия (электрический потенциал). И движение частиц перед столкновением - это тоже энергия (кинетическая). Нет ничего удивительного в том, что один вид энергии превращается в другой. Более того, люди строят машины для того, чтобы делать это. Например, электрогенератор превращает энергию движения в электрическую.

0
0
Прокомментировать

В любых превращениях элементарных частиц электрический заряд сохраняется. Если появляется частица с зарядом (+1), то обязательно появляется и частица с зарядом (-1).

Например, распад нейтрона.

(нейтрон) -> (протон) + (электрон) + (электронное антинейтрино).

Суммарный заряд как был ноль, так и остался ноль.

1
-2
Прокомментировать
Ответить