Главная » Просмотр файлов » Учебник - Как понимать квантовую механику - Иванов М.Г.

Учебник - Как понимать квантовую механику - Иванов М.Г. (1238820), страница 5

Файл №1238820 Учебник - Как понимать квантовую механику - Иванов М.Г. (Учебник - Как понимать квантовую механику - Иванов М.Г.) 5 страницаУчебник - Как понимать квантовую механику - Иванов М.Г. (1238820) страница 52020-10-28СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Частицы и поляВ квантовой теории каждому полю соответствует частица-квант поля,а каждой частице соответствует поле.Более того, даже если поле не является фундаментальным (например,поле деформаций кристаллической решётки), ему тоже можно сопоставитьквант — частицу или квазичастицу (например, квант деформации кристаллической решётки — фонон). Аналогично квазичастице или частице, которая не является фундаментальной, можно сопоставить поле.Все кванты поля полностью лишены индивидуальности: мы в принципе не можем пронумеровать (квази)частицы одного сорта и отследитьдвижение каждой из них. Состояния, отличающиеся друг от друга толькоперестановкой (квази)частиц одного сорта, необходимо считать одинаковыми2 .Частицы могут иметь внутренние степени свободы, которые не связаны с движением частицы как целого.

Для составных частиц часть внутрен1 Превращение одной частицы в несколько других могут называть распадом, но это незначит, что продукты распада присутствовали внутри исходной частицы. Правильнее считать,что продукты распада возникли в момент превращения.2 Эта обезличенность важна для физики. При обсуждении вычисления вероятностей в разделе 3.1. «Вероятности и амплитуды вероятности» тождественные и нетождественные состояния учитываются по-разному.1.1. В ГЛУБЬВЕЩЕСТВА3них степеней свободы связана с их устройством из более фундаментальныхкомпонент. Однако даже истинно элементарные частицы могут обладатьвнутренними степенями свободы.

К внутренним степеням свободы можноотнести различные заряды3 , а также собственный момент импульса — спин.Состояние внутренних степеней свободы частицы может также называтьсяполяризацией.Момент импульса удобно измерять в постоянных Планка h̄. Орбитальный момент импульса (связанный с движением частицы как целого) всегдаравен целому числу (в единицах h̄), но спин может быть как целым, таки полуцелым (т. е.

кратен h̄/2).Частицы с полуцелым спином — фермионы. В каждом состоянии может быть не более одного фермиона (т. е. или один, или ноль).Истинно элементарные фермионы рассматриваются как «частицы вещества» и имеют спин 12 .Частицы с целым спином — бозоны. Несколько бозонов могут одновременно находиться в одном состоянии. Более того, бозоны «любят» находиться в одном состоянии: если добавить к системе ещё один бозон, топри прочих равных условиях вероятность его появления выше в тех состояниях, где уже присутствует большее количество бозонов того же сорта.Истинно элементарные бозоны рассматриваются как частицы-переносчики взаимодействий. Достоверно обнаруженные истинно элементарныебозоны имеют спин 1.

Гипотетический гравитон должен иметь спин 2, а гипотетический бозон Хиггса — спин 0.1.1.2. Как устроены взаимодействияВ квантовой теории каждому взаимодействию (полю) соответствуетчастица-переносчик взаимодействия (квант поля).Все фундаментальные взаимодействия осуществляются локально посредством трёхчастичного взаимодействия4 : некоторая частица испускаетили поглощает квант поля (частицу-переносчик взаимодействия), при этомисходная частица может превратиться в другую частицу. Какая частица шлавперёд по времени, а какая назад здесь не очень важно: мы имеем либо однучастицу, превращающуюся в две, либо две, превращающиеся в одну. Есличастица «движется назад по времени», то её следует считать античастицей.Античастицы обычно обозначают теми же буквами, что и частицы с чертой,3 Зарядами обычно называют сохраняющиеся величины, не зависящие от системы отсчёта,например, электрический заряд — это заряд.

Энергия, импульс и момент импульса сохраняются, но зависят от системы отсчёта и зарядами не считаются.4 Могут также рассматриваться взаимодействия с иным числом участников.4ГЛАВА 1Рис. 1.1. Панорама ЦЕРНа (вид на запад). На снимке обозначено положение тоннелей LHC (длина 27 км) и SPS (длина 7 км). Крестиками отмечена франко-швейцарская граница (снизу Швейцария). Предполагается, что на LHC удастся обнаружитьcбозон Хиггса. [CERNhttp://cdsweb.cern.ch/record/39027]обозначающей комплексное сопряжение (например, ē — антиэлектрон = позитрон).

Впрочем, среди частиц бывают истинно нейтральные5 , для нихантичастица совпадает с частицей.Участвовать в том или ином взаимодействии (т. е. испускать вперёдили назад по времени квант соответствующего поля) может только частица, которая несёт соответствующий данному полю источник (в некоторыхслучаях в роли источника выступает заряд). Сами частицы-переносчикивзаимодействия также могут нести некоторые источники (это свойственнонелинейным теориям).В процессе взаимодействия частицы могут нарушать релятивистскоесоотношение между энергией E, импульсом p и массой m(mc2 )2 = E 2 − (cp)2 .Такие «неправильные» частицы называются виртуальными.

Они всегда являются промежуточными компонентами какого-то процесса, т. е. поймать5 Всякая истинно нейтральная частица является электрически нейтральной, но обратное неверно. Например, нейтрон электрически нейтрален, но антинейтрон — другая частица.1.1. В ГЛУБЬВЕЩЕСТВА5их и зафиксировать экспериментально «противозаконное» поведение нельзя (если вы «поймаете» виртуальную частицу, то в процессе взаимодействия с прибором она превратится в обычную).

Благодаря таким несообразностям две частицы могут обмениваться квантами поля и при этом притягиваться, хотя классическая интуиция говорит нам, что, перекидываясьмячиком, можно только отталкивать друг друга.Привычное из классики понимание взаимодействия как силы, действующей между частицами, связано именно с обменом виртуальными частицами.Некоторые взаимодействия создают заметные силы только на столь малых расстояниях, что экспериментально измерить их как силы невозможно(таково слабое взаимодействие). Проявляются такие взаимодействия, какзаконы превращения (рождения/поглощения) частиц.

На взаимодействияправильнее смотреть не как на силы, а как на превращения. Это относитсяи к фундаментальным взаимодействиям, через которые могут быть выражены все остальные.1.1.3. Статистическая физика и квантовая теорияК фундаментальной квантовой теории поля вплотную прилегает статистическая физика. И хотя одна из них имеет дело с фундаментальнымиполями, а другая с полями феноменологическими и/или эффективными, методы используются во многом одни и те же. Среда в равновесном состояниирассматривается как некоторый аналог вакуума, на фоне которого бегаюткванты возбуждений (кванты различных эффективных полей).Даже при рассмотрении простейших статфизических систем, таких какизлучение чёрного тела, квантовые эффекты играют принципиальную роль.В частности, квантовые ограничения точности определения физических величин позволили избавиться от ряда бесконечностей в статистической физике, связанных с бесконечным числом состояний и степеней свободы.Сугубо квантовыми считаются более сложные и во многом чудесныеявления, такие как сверхтекучесть и сверхпроводимость.

Однако любая попытка рассчитать «обыкновенные» свойства вещества исходя из первыхпринципов, не используя феноменологических подгоночных параметров,таких как длина свободного пробега или удельное сопротивление, неизбежно использует квантовую теорию.1.1.4. Фундаментальные фермионыФундаментальные кирпичики, из которых строится вещество (истинноэлементарные фермионы), не ограничиваются электронами и двумя кварка-6ГЛАВА 1ми. Помимо привычного нам заряженного электрона надо добавить нейтрино — как электрон, только без заряда и почти без массы6 .

Тогда мы получимчетыре фундаментальных фермиона первого поколения.Однако помимо первого поколения есть ещё два. Частицы второгои третьего поколений по всем свойствам аналогичны соответствующимчастицам первого поколения, однако каждое следующее поколение тяжелеепредыдущего. Частицы второго и третьего поколений (кроме, возможно,нейтрино) неустойчивы, как и всякие возбуждённые состояния, посколькуесть состояния с более низкой энергией (в первом поколении), в которыеони могут «скатиться», излучив лишнюю энергию.Каждому фундаментальному фермиону соответствует античастицас такой же массой. Все заряды антифермиона противоположны.Приведём таблицу фундаментальных фермионов по зарядам и поколениям, а также таблицу их названий и масс:КваркиЛептоныверхниенижниенейтриноэлектроныЗарядыэлектрический барионный+2/3+1/3−1/3+1/300−10Кваркиu3 МэВupd5 МэВdownc1 ГэВcharms 0,1 ГэВstranget 170 ГэВtop (true)b4 ГэВ bottom (beauty)верхнийнижнийочарованныйстранныйистинныйкрасивыйeνeμνμτντлептонный I0u0d+1νe+1eIIcsνμμIIItbνττЛептоны0,511 МэВэлектрон< 2,2 эВ электронное нейтрино105,7 МэВмюон< 0,17 МэВмюонное нейтрино1,777 ГэВτ -лептон< 15,5 МэВτ -нейтриноВ качестве общей единицы для измерения массы, энергии и импульсав физике элементарных частиц, атомной и ядерной физике используютэлектрон-вольт (эВ): заряд электрона, умноженный на 1 В.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
4,31 Mb
Тип материала
Предмет
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6417
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее