| Cząstki wirtualne |
|
|
| Cząstki wirtualne
|
|
|
| anim ruszymy dalej, należy wyjaśnić, że cząstki przejawiają się na dwa sposoby: rzeczywisty i wirtualny. Cząstki rzeczywiste wędrują z punktu A do punktu B. Przestrzegają zasady zachowania energii. Wywołują trzaski w licznikach Geigera. Jak już wspomniałem w części Akceleratory..., cząstki wirtualne nie robią żadnej z tych rzeczy. Cząstki pośredniczące – nośniki oddziaływań – mogą być cząstkami rzeczywistymi, ale częściej występują w teorii w postaci wirtualnej, dlatego oba te określenia często bywają stosowane zamiennie. To właśnie cząstki pośredniczące przenoszą oddziaływanie od cząstki A do cząstki B. Jeśli wystarcza energii, rzeczywisty elektron może wyemitować rzeczywisty foton, który może wywołać rzeczywisty trzask w rzeczywistym liczniku Geigera. Cząstka wirtualna jest tworem logicznym, dozwolonym przez liberalizm fizyki kwantowej. Zgodnie z regułami kwantowymi, cząstki mogą powstawać z „pożyczonej” energii. Czas trwania pożyczki określa zasada Heisenberga, według której iloczyn pożyczonej energii i czasu trwania pożyczki musi być większy od stałej Plancka podzielonej przez 2p. Równanie wygląda tak: DEDt jest większe od h/2p. Oznacza to, że im znaczniejsza ilość pożyczonej energii, tym krócej wirtualna cząstka może cieszyć się swym istnieniem.
|
| W świetle tej koncepcji tak zwana próżnia może być wprost przepełniona tymi eterycznymi obiektami: wirtualne fotony, wirtualne elektrony i pozytony, kwarki i antykwarki, a nawet (z maciupeńkim prawdopodobieństwem) wirtualne piłki i anty-piłki golfowe. W tej wirującej dynamicznej próżni własności rzeczywistych cząstek ulegają modyfikacji. Szczęśliwie – dla zdrowia psychicznego fizyków i postępu – tak się składa, że modyfikacje te są bardzo małe. Niemniej można je zmierzyć i kiedy już wreszcie to zrozumiano, życie fizyków przerodziło się w rywalizację między coraz bardziej przecyzyjnymi pomiarami i coraz bardziej skomplikowanymi i wyrafinowanymi obliczeniami teoretycznymi. Wyobraź sobie na przykład, drogi Czytelniku, rzeczywisty elektron. Wokół niego, na skutek samej jego obecności, unosi się obłoczek przelotnych, wirtualnych fotonów. Zawiadamiają one wszystkich razem i każdego z osobna o istnieniu elektronu, ale także wywierają wpływ na jego własności. Co więcej, wirtualny foton może, bardzo przelotnie, rozpuścić się na parę cząstek e+ i e– (elektron i pozyton). W mgnieniu komarzego oka para ponownie zlewa się w foton, ale nawet to ich efemeryczne pojawienie się wpływa na własności naszego elektronu.
|
| W części piątej (Nagi atom) podałem wielkość momentu magnetycznego elektronu, wyliczoną poprzez QED i zmierzoną w pomysłowych doświadczeniach. Jak, być może, sobie przypominasz, drogi Czytelniku, te dwie liczby zgadzały się do jedenastu miejsc po przecinku. Wartości momentu magnetycznego mionu zgadzają się równie dobrze. Ponieważ mion jest cięższy od elektronu, pomiary mionu stanowią jeszcze precyzyjniejszy test prawdziwości koncepcji cząstek przenoszących oddziaływanie: nośniki emitowane przez miony mają więcej energii i mogą spowodować więcej zamieszania. W efekcie pole wywiera większy wpływ na własności mionu niż na własności elektronu. To wszystko wygląda bardzo abstrakcyjnie, ale widać, że zgodność teorii z pomiarem jest niesłychana i ukazuje nam potęgę teorii.
|
|
