Particulele „Virtuale” Sunt Doar „Peruci” În Câmpul Electromagnetic

{h1}

Se presupune că termenul "particule virtuale" răspunde la întrebarea modului în care interacționează particulele. Se pare că aceste particule nu sunt nici virtuale, nici particule.

Există câțiva termeni de fizică care plutesc în jurul valorii de lume care sunt înșelători mici. Aceste fraze jargon par să descrie succint un subiect, încapsulând un proces complex sau interacțiunea într-o problemă ordonată, ușor digerabilă de informații. Dar sunt mincinoși. Conceptele pe care intenționează să le comunice sunt de fapt radical diferite de ceea ce ar sugera jargonul.

Luați, de exemplu, „particule virtuale”. Se presupune că termenul răspunde la o întrebare foarte veche: Cum interacționează exact particulele? Să zicem că avem două particule încărcate și să le numim Charles și Charlene. Să spunem în continuare că atât Charles cât și Charlene sunt taxate negativ. Poate sunt electroni; poate sunt muoni. Nu contează. Ceea ce contează este că, dacă Charlene vine în cursă spre Charles, se sări unul pe celălalt și sfârșește să meargă pe căile lor separate. [5 Particule misterioase Lurking Underground]

Cum s-a întâmplat acel sarit? Ce a făcut posibil ca Charles și Charlene să comunice între ei, astfel încât să știe să se îndrepte într-o direcție nouă atunci când ciocnirea a fost spusă și terminată?

Aceasta este o întrebare fantastic de bază, așa că se pare că, dacă am putea răspunde în mod satisfăcător, am putea debloca Misterele profunde și importante ale Universului.

Perspectiva modernă a teoriei cuantice a câmpurilor recunoaște fotonii - biți de lumină - ca purtători ai forței electromagnetice. Charles și Charlene sunt particule încărcate, astfel încât acestea interacționează cu lumina. Dar, în mod evident, Charles și Charlene nu se fotografiază la una cu cealaltă, așa că explicația tristă pentru scurta lor depărtare este că „fac schimb de fotoni virtuali”.

Ce face în numele fantomei lui Feynman acea Rău?

Intrați în câmp

Să facem un pas înapoi. Înapoi în vechimea fizică (de exemplu, secolul al XIX-lea) asupra fizicii, fiecare particulă încărcată generează un an câmp electric, care este practic o foaie de instrucțiuni pentru modul în care alte particule pot interacționa cu aceasta. În cazul unei particule, acest câmp este puternic în apropiere de particule și mai slab mai departe. Acest câmp indică, de asemenea, în toate direcțiile, departe de particulă. [Cele mai mari 9 mistere nesoluționate în fizică]

Deci particulele noastre Charles produc o camp care pătrunde în tot spațiul. Alte particule, cum ar fi Charlene, pot citi acest câmp și se pot mișca în consecință. Dacă Charlene este super-duper departe de Charles, domeniul pe care îl citește are un număr foarte, foarte mic, așa că abia observă vreun efect din partea lui Charles. Dar când se apropie, cititorul ei de câmp pleacă de pe topuri. Câmpul electric al lui Charles spune foarte clar „GO AWAY” și ea obligă.

În acest punct de vedere, camp este la fel de real și important ca și particulă. Universul este plin de lucruri, iar câmpurile spun acel lucru cum să interacționeze cu alte lucruri.

Răzbunarea câmpului

La începutul secolului până la mijlocul secolului XX, fizicienii și-au dat seama că universul este un loc mult mai străin decât ne imaginasem. Căsătorindu-se o relativitate specială cu mecanica cuantică, ei au dezvoltat teoria cuantică a câmpurilor și hai să spunem că rezultatele nu erau ceea ce se aștepta cineva.

După cum sugerează și numele, camp am primit o promoție. În loc să fie doar dispozitivul de evidență care a arătat cum ar trebui să interacționeze o particulă cu alta, a devenit - și aici vin unele cursive pentru accent - obiectul fizic primar. În această vedere modernă și sofisticată a universului, electronul nu este doar o particulă singură. Oh nu. În schimb, există câmp de electroni, care pătrunde în tot spațiul și timpul ca laptele în pâine prăjită.

Acest câmp este aceasta - este lucru. Particulele? Sunt doar fragmente din acel câmp. Sau, mai exact, sunt excitații (cum ar fi, wiggles) ale câmpului care poate călători liber. Este important și voi reveni în curând.

O petrecere de particule

Iată unde lucrurile încep să devină confuze. O particulă care călătorește dintr-un loc în altul nu este exact stau o particulă, sau cel puțin nu același fel de particule.

Să ne întoarcem la Charles, particula încărcată. De când este încărcat, prin definiție interacționează cu lumina, care este câmpul electromagnetic. Deci, wiggles în câmpul de electroni (un câmp format din electroni) poate afecta peruci din câmpul electromagnetic. Asa de, literalmente, în timp ce Charles zvârtește, își petrece o parte din timp ca o luptă cu câmpuri de electroni și o parte din timpul său ca o luptă cu câmp electromagnetic. Uneori este un electron, iar alteori este un foton - un pic din câmpul electromagnetic (EM)!

Devine mai rău. Mult mai rău. Charles-convertit-EM-wiggle poate deveni alte peruci, ca perucile muon. Pentru fiecare particulă fundamentală din univers, există un câmp corespunzător și toți vorbesc între ei și se rătăcesc înainte și înapoi constant.

Însumarea tuturor pericolelor și sub-pericolelor și sub-subigotelor se adaugă la ceea ce numim „un electron care călătorește dintr-un loc în altul”.

Totul devine foarte repede din punct de vedere matematic foarte repede, dar oameni precum fizicianul Richard Feynman au venit cu trucuri la îndemână pentru a face lucrări științifice.

Practic vorbind

Acum, după tone de backstory, putem ajunge la întrebarea principală. Câmpurile se zvâcnește și înapoi (și uneori încoace și înapoi). Dacă periculele persistă și călătoresc, le numim „particule”. Dacă dispar rapid, le numim „particule virtuale”. Însă, în fond, sunt ambele cheie de câmpuri.

Când Charles o întâlnește pe Charlene, nu sunt ca două mici gloanțe gata să se trântească unul în celălalt. În schimb, sunt seturi complicate de wiggles în tot felul de câmpuri, trecând treptat de la un tip de câmp la altul.

Când se apropie suficient de mult pentru a interacționa, este... dezordonat. Foarte dezordonat. Wiggles și contra-wiggles, un mishmash frenetic de amestec. Mecanica teoriei cuantice a câmpurilor - după multe calcule obositoare - oferă într-adevăr răspunsul corect (Charles și Charlene se sărind reciproc), dar detaliile induc dureri de cap. [Îl descompun mai detaliat în acest videoclip.]

Așadar, stenograma - „fac schimb de particule virtuale” - se derulează destul de ușor pe limbă, o mică alunecare de jargon pentru a împacheta un proces foarte complicat.

Dar, din păcate, nu este foarte precis.

Aflați mai multe ascultând episodul „Ce sunt particulele virtuale?"pe podcast-ul Ask A Spaceman, disponibil pe iTunes și pe Web la //askaspaceman.com. Mulțumită @TanyaDavis, @ AstroMatt99, Tomas A., Rae N. și mulți alții pentru întrebările care au dus la această piesă! Puneți-vă propria întrebare pe Twitter folosind #AskASpaceman sau urmând Paul @PaulMattSutterși pe facebook.com/PaulMattSutter.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Uraganul Sandy Ar Putea Lăsa 10 Milioane În Întuneric
Uraganul Sandy Ar Putea Lăsa 10 Milioane În Întuneric

Galerie De Imagini: Gândaci Metalici Strălucitori
Galerie De Imagini: Gândaci Metalici Strălucitori

Acolo Ar Putea Fi 1 Trilioane De Specii Pe Pământ
Acolo Ar Putea Fi 1 Trilioane De Specii Pe Pământ

Fotografii: Mormintele În Masă Țin Prizonierii De Război Din Secolul Al Xvii-Lea
Fotografii: Mormintele În Masă Țin Prizonierii De Război Din Secolul Al Xvii-Lea

Mystery Orange Goo Mister Rezolvat
Mystery Orange Goo Mister Rezolvat


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com