Vakuumpolarisering

Vakuumpolarisering  är en uppsättning virtuella processer för att skapa och förinta par av partiklar i vakuum på grund av kvantfluktuationer . Dessa processer bildar det lägre (vakuum) tillståndet av system av interagerande kvantfält .

Vakuumpolarisationsmekanism

Till skillnad från det abstrakta (matematiska) vakuumet, som verkar vara absolut tomhet, är det verkliga (fysiska) vakuumet tomt endast "i genomsnitt". Detta "genomsnitt" är vad våra enheter är inställda för. Men oavsett hur väl vi ödelägger och skyddar ett visst område i rymden, kan virtuella partiklar existera i det, på grund av osäkerhetsprincipen . Inklusive, till och med födelsen av laddade partiklar i ett par med deras antipartikel är möjlig  - detta är den så kallade virtuella slingan på Feynman-diagrammet . Slingan kan existera under en mycket kort tid, inom gränserna för kvantosäkerhet , för att inte bryta mot lagen om bevarande av energi . Men om ett externt fält verkar på vakuumet, är födelsen av riktiga partiklar möjlig på grund av dess energi. Samspelet mellan partiklar och vakuum leder till en förändring av partiklarnas massa och laddning. [ett]

Vakuumpolarisation och kvantelektrodynamik

Vakuumpolarisering inom kvantelektrodynamik består i bildandet av virtuella elektron-positronpar (liksom myon- antimuon och taon- antitaon) par från vakuum under påverkan av ett elektromagnetiskt fält . Vakuumpolarisering leder till strålningskorrigeringar av kvantelektrodynamikens lagar och till interaktionen mellan neutrala partiklar och ett elektromagnetiskt fält. [2] [3]

Vakuumpolarisation och kvantkromodynamik

Polariseringen av vakuumet av gluoner i kvantkromodynamik leder till antiscreening av färgladdningen och att fria kvarkar inte kan observeras . [4] .

Vakuumpolarisering och gravitation

På ultrasmå avstånd ( cm) finns det ett samband mellan kvanteffekter och gravitationseffekter . Supertunga virtuella partiklar skapar runt sig ett märkbart gravitationsfält , som börjar förvränga rymdens geometri . Massorna av sådana partiklar är ungefär GeV / c 2 ( Planck massa ), våglängden är ungefär cm ( Planck längd ) [1] . Det antas att processerna för gravitationsvakuumpolarisering spelar en viktig roll i kosmologin [5] .

Å andra sidan är det fullt möjligt att på sådana avstånd de traditionella begreppen rum och tid (inklusive vakuumpolarisering) blir helt otillämpliga, och den vanliga kvantfältsmetoden upphör att vara adekvat, vilket ger vika för kvantgravitationsteorier baserade på identifieringen. av ovanliga geometriska och topologiska egenskaper hos kvantiserad rumtid, såsom M-teori , slingkvantgravitation och kausal dynamisk triangulering .

Fenomen på grund av vakuumpolarisering

Litteratur

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 "Fysik från A till Ö" / Comp. V. A. Chuyanov, 4:e upplagan, Rev., M., OJSC Publishing House "Pedagogy-Press", LLC Publishing House "Modern Pedagogics", 2003, ISBN 5-7155-0790-1 (OJSC Publishing House "Pedagogy-Pedagogy- Press" "), ISBN 5-94054-026-0 (OOO Publishing House "Modern Pedagogy"), UDC 087.5:53, BBC 22.3ya2, F 50, art. "Fysiskt vakuum", sid. 49-51;
  2. ↑ Okun L. B. "Fysik av elementära partiklar", red. 3rd, M., "Editorial URSS", 2005, ISBN 5-354-01085-3 , BBC 22.382 22.315 22.3о, ch. 2 "Gravitation. Elektrodynamik”, “Vakuumpolarisering”, sid. 26-27;
  3. ↑ "Mikrovärldens fysik", Little Encyclopedia. kap. ed. D. V. Shirkov , M., "Sovjetuppslagsverket", 1980, 528 s., ill., 530.1 (03), F50, art. "Polarisering av vakuum", red. Konst. D.V. Shirkov , s. 496;
  4. ↑ Okun L. B. "Fysik av elementära partiklar", red. 3rd, M., "Editorial URSS", 2005, ISBN 5-354-01085-3 , BBC 22.382 22.315 22.3о, ch. 3 "Stark interaktion", "Asymptotisk frihet och inneslutning", sid. 45-47;
  5. ↑ Ya. B. Zel'dovich "Vakuumteorin löser kanske kosmologins gåta", Uspekhi fizicheskikh nauk , vol. 133, nr. 3, 1981, mars, sid. 479-503