Nick Stone
14 апреля 13:48.
144

Как понимать, что у виртуальных частиц нарушается соотношение между энергией и импульсом? В какую сторону нарушается это соотношение?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
0
3 ответа
Поделиться

У виртуальных частиц нарушается соотношение между энергией и импульсом?
Да, и это связано с приближением теории возмущений в квантовой механике. В классическом случае испускание и поглощение частиц свободной частицей запрещено законом сохранения энергии.  В теории возмущений квантовые системы могут проходить через промежуточные “виртуальные состояния”, которые обычно имеют энергии, отличающиеся от энергий начальных и конечных состояний. Это из-за принципа неопределенности Гейзенберга, который связывает неопределенности энергии и времени процесса (ΔЕΔt ≥ ℏ/2). Промежуточное состояние длится лишь короткое время (Δt ➝ 0), энергия состояния (E) становится неопределенной (ΔЕ ➝ ∞), и система может фактически иметь ту же энергию, что и начальное и конечное состояния. Это позволяет системе проходить через это состояние с некоторой вероятностью, не нарушая сохранение энергии. С связи с этим, в рамках теории возмущений считают, что при обмене виртуальными частицами последние переносят импульс, но не переносят энергию. Но в самом виртуальном процессе связь между энергией и импульсом для виртуальной частицы нарушена. Масса виртуальной частицы также не имеет непосредственного физического смысла. Вместе с этим, в виртуальных процессах действуют законы сохранения электрического заряда, спина, странности, баритонного, лептонного и других зарядов. 

На рис. внизу показана простейшая (однопетлевая) диаграмма Фейнмана взаимодействия фотона (волнистая) с вакуумом с рождением и поглощением виртуальной электрон-позитронной пары (ось времени — слева направо).

Как энергия, так и заряд начального и конечного состояний неизменны. Заряд неизменный всюду, по оси времени.

В какую сторону нарушается это соотношение?
Мера нарушения связи энергии и импульса или мера виртуальности частицы принимается релятивистски-инвариантная величина Q² = E² − p² − m² (в системе единиц c = 1), где Q² ≶ 0. Один и тот же процесс с участием виртуальной частицы для наблюдателей в разных системах отсчёта может выглядеть по-разному: с точки зрения одного наблюдателя, процесс может быть испусканием виртуальной частицы, а с точки зрения другого наблюдателя этот же процесс будет поглощением виртуальной античастицы.

12
-2
Прокомментировать

В специальной теории относительности выводится очень важное соотношение между массой (m), энергией (E) и импульсом (p). Вот оно:

Здесь с - инвариантная (фундаментальная скорость).
Так вот. Частицы, для которых это соотношение выполняется, называются реальными. Те, для которых не выполняется, называются виртуальными. Величина нарушения этого соотношения (отклонение от массовой поверхности) называется степенью виртуальности. Нарушение может быть в любую сторону.

Владимир Замятинотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
3
-3

Что-то картинка не вставилась.

Вот ссылка: https://otvet.imgsmail.ru/download/u_d124c62392f8cd64fef26dbeb6656060_800.jpg

0
Ответить

Спасибо за ответ. Хотелось бы всё-таки уточнить для пущей уверенности, правильно ли я понял насчёт нарушения. То есть у ВЧ может быть больше энергии по отношению к имеющейся у неё массе (и наоборот) или, например, больший импульс по отношению к массе (и наоборот)?

0
Ответить
Ещё 6 комментариев

У виртуальной частицы может быть и больше энергии, чем получается по формуле, и меньше. Иногда это интерпретируют как изменение массы виртуальной частицы.

Например. Реальный фотон имеет массу ноль. Виртуальный фотон может иметь либо массу положительную, либо массу мнимую (то есть быть тахионом). Именно такие фотоны (с мнимой массой) ответственны за электрическое поле черной дыры (для них же нет верхнего ограничения скорости, поэтому и горизонт событий не преграда).

Ну и чтобы не было недоразумений. Эти частицы - это одни и те же частицы. Если выражаться строго, то нужно так: "квантовая частица в реальном состоянии" и "квантовая частица в виртуальном состоянии". Но это длинно, поэтому пишут так, как пишут.

0
Ответить

Простите, а насчёт импульса вы не уточнили. Импульс расходится с массой или только с энергией, поскольку масса и энергия расходятся?

0
Ответить

Уравнение массовой поверхности: m^2  - (E/c^2)^2 + (p/c)^2 = 0.

Любое отклонение левой части этого уравнения от нуля переводит частицу в виртуальное состояние. Какой бы величиной это изменение ни было вызвано.

Например, виртуальный фотон в атоме, обеспечивающий кулоновскую связь электрона с атомным ядром, Имеет энергию ноль, а импульс не ноль (обмен импульсом без обмена энергией).

0
Ответить

Опять же прошу прощения, но вы так и не ответили прямо, может ли быть расхождение именно между импульсом и массой. Возможно, этот вопрос каким-то образом некорректен, и если да, то не могли бы вы, пожалуйста, прояснить почему. А если вопрос адекватен, то хотелось бы услышать прямой ответ, ибо мне не хватает знаний, чтобы самому выявить его из данных вами ответов.

0
Ответить

Масса - одно из основных неизменных свойств квантовой частицы (наряду с электрическим зарядом, спином и пр.). Для фундаментальных частиц - это мера  взаимодействия с полем Хиггса.

Импульс - переменное свойство частицы. Он может быть любым, как по величине, так и по направлению.

Так о каком расхождении может идти речь?

0
Ответить

Всё, спасибо, понял свою ошибку.

0
Ответить
Прокомментировать

Вообще то хотелось бы для начала уточнить смысл слова "виртуальные". 

Виртуальные -- это те, которые вы создаёте в своих фантазиях. (математические расчеты -- это те же фантазии, просто более обоснованные.)

А потом открываете глаза и ОПА!!!!... а реальность ни хрена не соответствует.

Для того чтобы считать теорию несостоятельной достаточно ОДНОГО  РЕАЛЬНОГО ФАКТА который ей противоречит. 

0
-3

Глупость.

Вот не знаете значения слова - откройте словарик и почитайте. Например http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0507.html .

А если не знаете даже значения слова, то зачем отвечаете? Неужели до вас не доходит, что ничего, кроме полной ахинеи, сочинить не сможете?

0
Ответить

Да, наверное глупость... потому что я пытаюсь воспринимать слова в их изначальном значении.

Вакуум -- это пустота. Потом физики наделили вакуум свойствами которых не может быть у пустоты. Возник новый термин: Физический вакуум...

На самом деле сам Эйнштейн принял что вакуум пуст только потому, что ему было лень рассматривать другие варианты, так проще. Это не я, это он сам так сказал.

И тогда в этом вакууме появились виртуальные частицы... и то и другое существует только на кончике пера и далеко не всегда согласуется с наблюдениями. Но тогда вы просто вносите поправки в устоявшуюся теорию и виртуальность продолжает существовать как физический факт.

Я просто по глупости решил разъяснить, что именно означает слово "виртуальность", не в контексте противоречащей здравому смыслу современной физике, а вообще...

А о адекватности современных представлений о мире я спорить не буду... вы меня запросто расчетами задавите. И таки да, эти расчеты ответствуют результатам наблюдений... но не дают удовлетворительного объяснения по фундаментальным вопросам бытия. 

Лично я склонен считать что вакуум не пуст а заполнен неким эфиром... но эфир этот не какое то особое вещество, а электроны. А вся наша нормальная материя это возмущения в теле эфира.

Вот тогда ваши виртуальные частицы обретают плоть... Становится понятно куда и как искривляется пространство... и множество других вопросов получают адекватные ответы.

Правда теперь будет неуютно осознавать, что на самом деле вакуум это мы сами. Ведь каждая массивная частица по сути дырка в эфире... ну не совсем дырка, а не полностью заполненные вакансии, там где возбужденный электрон "сидит на нескольких стульях".

Я не профессиональный физик, я дилетант, но мне кажется такой мир более логичен. И не надо менять значение слов.

-3
Ответить
Ещё 3 комментария

Нет, вы не просто дилетант. Вы банально безграмотны, и считаете, что это норма, что все должны быть такими, как вы. Придётся вам признать, что то, что "вы считаете", не интересно никому. Потому как ничего, кроме глупостей, вы родить не способны. И всё. Конец связи.

+2
Ответить

Да, я дилетант, но я пытаюсь понять.

И те кто тут задают вопросы тоже дилетанты.

Но те ответы которые Вы даете не приближают нас, дилетантов к пониманию.

Вот взять Ваш ответ... он может быть и правильный, но вы не соизволили разъяснить что масса и импульс, это та же энергия в разных формах. Поэтому ни какого "нарушения соотношения между энергией и импульсом" нет, сам по себе вопрос не имеет смысла.

Я понимаю так: Каждая частица имеет какую то свою массу, а масса это энергия (Е=мс²), но если она движется то проявляются релятивистский эффект и частица становится массивнее. То есть импульс частицы увеличивается не только за счет увеличения скорости, но и за счет того что частица набирает массу. Получается что импульс не прямо пропорционален скорости, и чем скорость больше, тем больше эта диспропорция в пользу появляющейся массы.

Моё объяснение наверняка не идеально и может даже не правильное (я же сам дилетант), но оно даёт дилетанту логичное представление о сути происходящего.

И кстати, я не стал давать ответ, я написал комментарий к Вашему ответу. Я недостаточно квалифицирован чтобы давать ответ, но высказаться по поводу качества ответов я могу.

Так что спускайтесь со своего Олимпа и давайте поговорим.

К примеру о моем представлении о вакууме и эфире. Я дилетант и наверняка что то неправильно понимаю. Но вы как специалист могли бы мне разъяснить... вместо этого вы меня просто обвинили в невежестве и на том закончили обсуждение. Типа: молчи дурак, за умного сойдешь.

0
Ответить

масса и импульс, это та же энергия в разных формах.

Враньё.

а масса это энергия (Е=мс²), 

Враньё. Даже в формуле соврали.

проявляются релятивистский эффект и частица становится массивнее. 

Враньё.

оно даёт дилетанту логичное представление о сути происходящего.

Враньё. Враньё не может дать логичного представления.

высказаться по поводу качества ответов я могу.

Враньё. Безграмотный в вопросе не имеет права оценивать ответ.

Ну и о чём тут разговаривать?

Хотите что-то узнать - задавайте вопросы. Но "своё мнение" засуньте куда подальше до лучших времён.

я не стал давать ответ, я написал комментарий к Вашему ответу. 

Может вы так хотели сделать, но получился у вас именно ответ.

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить