Idioma :
SWEWE Membre :Login |Registre
Cercar
Comunitat enciclopèdia |Enciclopèdia Respostes |Enviar pregunta |Coneixement de vocabulari |Pujar coneixement
Anterior 1 Pròxim Seleccioneu Pàgines

QED

QED (electrodinàmica quàntica, Anglès abreujat com QED) és la més madura de la teoria quàntica de camps, una branca del seu objecte d'estudi és la naturalesa quàntica de les interaccions electromagnètiques (per exemple, emissió i absorció de fotons), la generació de partícules carregades i l'aniquilació, la dispersió de les partícules carregades, partícules carregades i fotons de dispersió i així successivament. Es descriu la física atòmica, física molecular, la física de l'estat sòlid, la física nuclear i la física de partícules en totes les àrees dels principis bàsics de la interacció electromagnètica.Breu introducció

La teoria quàntica de camps, la dinàmica quàntica és més llarg de la història i el desenvolupament de la branca més madur, abreujat com QED. S'estudia principalment la interacció entre els camps electromagnètics i les partícules carregades del procés bàsic. En principi, s'exposen els principis de la física atòmica, física molecular, la física de l'estat sòlid, física nuclear i física de partícules en diversos camps de la interacció electromagnètica. S'estudia la naturalesa quàntica de les interaccions electromagnètiques (és a dir, l'absorció i l'emissió de fotons), les partícules carregades (per exemple electró-positró), així com la generació i l'aniquilació entre partícules carregades dispersió entre partícules carregades i fotons de dispersió. De l'àmplia gamma d'aplicacions, el supòsit bàsic de simple i clar, amb experiments com el grau de perspectiva molt precisa en la física moderna és molt prominent.

El procés de desenvolupament

Fundada el 1925, poc després de la mecànica quàntica, PAM Dirac en 1927, WK i W. Heisenberg bombolla propici 1929 han proposat la teoria quàntica de la radiació, i establert una base teòrica per a la electrodinàmica quàntica. A la mecànica quàntica en les partícules carregades poden interactuar amb el camp electromagnètic com una pertorbació per gestionar l'absorció de la llum i el problema de l'emissió estimulada, però no pot gestionar el problema de l'auto-emissió de llum. Perquè si el camp electromagnètic com un aspecte clàssic, el camp de radiació de fotons emesos no existia prèviament. Els àtoms en l'estat electrònic excitat és estats estacionaris en la mecànica quàntica, no hi ha camp de radiació com una pertorbació, no passarà transicions. Des del llançament és determinar l'existència dels fets, per tal d'explicar aquest fenomen i quantificar la probabilitat de la seva ocurrència es dóna, en la mecànica quàntica només pot utilitzar formes alternatives de tractar. Una manera és utilitzar el principi de correspondència, els àtoms en l'estat electrònic excitat com la suma de molts oscil · lador harmònic, la radiació actual oscil · lant produeixen alguna identificació amb la mecànica quàntica corresponent element de matriu de transició per al càlcul de transició d'emissió des probabilitats. Aquest enfocament es pot obtenir a partir de la fórmula de radiació de Planck M., a fi de convertir el principi de correspondència mànec descrit és factible. Un altre enfocament és l'ús d'A Einstein probabilitat d'emissió espontània i en la relació entre la probabilitat d'absorció. Encara que els resultats d'aquests enfocaments poden i resultats experimentals, però el que està en la teoria quàntica i la mecànica del sistema ─ ─ conjunt contradictori de la mecànica quàntica de vida l'estat és infinit.

Es va trobar que

1947 desafiaments física experimental. Abans d'això, l'equació d'ona relativista de Dirac per descriure el comportament d'electrons és molt reeixida: s'espera que l'espín de l'electró mitjà, el moment magnètic

(Anomenat el Bohr magnetó), atesos els nivells d'energia experimentals d'hidrogen també es troben en bon acord. A mesura que el ràpid desenvolupament de les tècniques experimentals, dóna un mesurament més precisa d'àtoms d'hidrogen 2P1 / 2 i l'energia de l'estat 2S1 / 2 sòl lleugerament diferent, i l'equació de Dirac dóna la mateixa energia d'aquests dos estats. Aquesta diferència es diu el desplaçament de Lamb. A més, el moment magnètic electrònic també es desvia lleugerament de la magnetó de Bohr. En aquesta considerat anteriorment, els electrons i el camp de la radiació electromagnètica a les fluctuacions del buit interactuen. No obstant això, aquesta interacció es pot calcular la divergència trobar dificultats, pel que és deixat de banda. Davant dels resultats exactes, s'ha de resoldre. Be canvi va descobrir un any, HA Bethe i es va convertir en una estimació. Segons la seva opinió, en 2S1 / 2 i 2P1 / 2 estat electrònic energia d'interacció i les fluctuacions del buit, tot i que són infinits, però després d'una certa aproximació de la diferència pot arribar a un valor finit, i l'acord qualitatiu amb l'experimental. Llavors, com donar sentit a la separació del medi infinit i gran part limitada d'una sèrie de nous computing s'ha convertit en una ideologia d'orientació comuna, malgrat aquests intents segueixen sent un èxit relatiu, però tots ells tenen un problema comú: la separació de sentit finit infinit resultats del procés és molt complicat i no gaire fiable. Per tant, necessitarà trobar un enfocament clar, concís i basat en l'evidència, en teoria, hauria d'ajustar als resultats experimentals.

Nou marc teòric per RP Feynman, JS Schwinger, Tomonaga, FJ Dyson i altres en 1948 i 1949 per establir. Ells utilitzen el concepte "renormalització" posar divergència quantitat exacta de forma gratuïta i sense ambigüitat a caure en una nova definició de la qualitat, per la qual cosa l'aproximació d'ordre superior dels resultats teòrics ja no s'inclou divergir. Divergència aprofita al màxim la capacitat de processament de la covariància relativista i la invariància gauge. Nova formulació teòrica ha estat capaç de fer per fer front a la quantitat exacta de divergència, perquè des del principi, estrictament sobre la base de la teoria de la representació de la covariant relativista i mesurador de forma invariable la base de les necessitats.

Camp de radiació

Dirac, Heisenberg i Pauli es quantifiquen camp de radiació. A més de la dualitat ona-partícula de la llum per obtenir una declaració clara, sinó que també resol la contradicció. Després que el camp electromagnètic quàntica, el camp elèctric E i el camp magnètic H és una força operadors. Ells cada component satisfan certes relacions de commutació, el seu "valor esperat" (és a dir, l'experiment mesurant la mitjana) ha de satisfer la relació d'incertesa de la mecànica quàntica, que no poden tenir al mateix temps determinats valors (és a dir, la mitjana quadrada zero simultàniament ). Com a cas especial, poden no es poden posar a zero. No hi ha fotons en l'estat (es diu el camp de radiació en l'estat de buit), E i H zero signifiquen. No obstant això, el valor mitjà de E2 i H2 no és zero (o un zero en el mateix temps MSE). Això és les fluctuacions del buit quàntic del camp de radiació. És l'oscil · lador harmònic en la mecànica quàntica és l'energia de punt zero molt similar. En el camp quàntic rere generació i aniquilació es fan comuns, el procés bàsic. Per tant, quan l'àtom en un estat excitat, encara que no hi ha fotons, electrònics capaços de reduir l'Estat i produir fotons. Camp de radiació de la formulació de partida de la teoria quàntica, es pot calcular una varietat de partícules carregades i la secció transversal interacció electromagnètica dels processos bàsics, com ara l'efecte Compton, efecte fotoelèctric, radiació de frenada, la producció de parell i l'aniquilació d'electrons i així successivament. Aquests resultats s'utilitzen per prendre el mètode més baix al nivell de pertorbació teoria de l'aproximació no és zero, i un millor compliment de l'experimental. Però no importa quin tipus de procés per calcular els resultats de l'aproximació d'alt nivell, certes dificultats trobades divergència, és a dir, obtenir resultats infinits. Aquesta és la primera JR Oppenheimer assenyalat el 1930. Des de fa deu anys, encara que en molts processos fonamentals de la investigació electromagnètica, així com la radiació d'alta energia en la matèria i la cascada de raigs còsmics a través de la dutxa i altres aspectes de la recerca en l'electrodinàmica quàntica continuat desenvolupant, però en el seu bàsica dificultats en la teoria de la divergència es troba encara en una situació relativament estancada.

Corregiu

Presentació de les noves teories sota una varietat de procés de càlcul de la correcció d'ordre superior, aquests resultats es deuen complir les condicions experimentals i millorar l'exactitud de la teoria de presentar els requisits cada vegada més alts. QED és una teoria de camp gauge. La interacció electromagnètica i les interaccions febles són la teoria quàntica de camps unificada és una etapa important del desenvolupament. Teoria unificada electrofeble del model estàndard i descriure les interaccions fortes QCD teories de camps gauge pertanyen al categoria. Són de la creació de la teoria de l'electrodinàmica quàntica i el mètode per obtenir referència i inspiració. A partir de l'estudi de l'electrodinàmica quàntica establir la teoria de renormalització no només s'utilitza per a la física de partícules i física estadística és una eina útil (veure fase i l'fase de transició, el grup de renormalització).

Magnètica, electrònica

Electromagnètic

Els camps electromagnètics en buit pot ser considerat com que té un potencial diferent del vector d'ona kλ ona plana superposició del plànol d'ona d'expansió coeficients component λ superposició anomenat qλ. Qλ energia electromagnètica pot ser expressat per: Aquesta és una ona plana de λ freqüència angular. Està just al oscil · lador tipus (ωλ freqüència angular) suma energia. Per tant, el camp electromagnètic pot ser vist com una col · lecció de infinits oscil · lador harmònic. Es tracta d'un nombre infinit de graus de llibertat del sistema mecànic: qλ és coordenades generalitzades; pλ = Yue λ és l'impuls generalitzat. Segons la mecànica quàntica, l'operador del sistema i les coordenades generalitzades canònicament conjugades operador de moment generalitzat ha de satisfer les relacions de commutació. Si la fórmula anterior, qλ i Yue λ com aquest operador, es pot posar el camp de l'energia i l'operador de moment s'expressa com: on λ nλ està en estat de fotons ─ ─ ─ ─ electromagnètica quàntica operador nombre . Quantificació de camp és en realitat una extensió natural de la mecànica quàntica: el limitat grau de llibertat del sistema mecànic estès a infinites dimensions graus mecànics quàntics de sistema de llibertat. Per sobre de procés de quantificació que a partir del camp de visió, s'obté a través de la quantificació de la imatge de la partícula: Camp d'energia (impuls) que són l'energia de fotons (impuls) i. Després de la quantificació de camp, representant del potencial del camp electromagnètic es converteix en l'operador, que conté els operadors λ generació i l'aniquilació de fotons condició individuals, per tal de reflectir l'emissió de fotons i l'absorció teòrica. Això es reflecteix en la teoria de la dualitat ona-partícula.

Quantum of electromagnètica té una característica important, és a dir, una fluctuació de buit. Les fluctuacions del buit són efectes observats directament. Per exemple, ja que les fluctuacions de buit, existeix sense càrrega placa de condensador en paral · lel entre la gravetat febles, i aquest punt ha estat confirmat pels experiments. Per descomptat, l'exemple més important és el nivell de desplaçament de Lamb d'hidrogen, 90% d'aquest efecte és a causa dels camps electrònics i electromagnètics causats per la interacció de les fluctuacions del buit.

Electrònic

Equació d'ona relativista de Dirac descriu correctament les propietats microscòpiques d'electrons. Per tal de resoldre les solucions d'energies negatives de les equacions que sorgeixen dificultats Dirac Curtis de la "teoria del forat." La teoria del forat va predir tant sub-antipartícula electrons positrons ─ ─ ─ ─ existència, sinó que també va predir la producció de parells d'electrons i l'aniquilació de dos fenòmens existeixen. Però també porta la teoria dels forats de la infinita i la infinita densitat d'energia del buit del problema de càrrega buit. Aquestes dificultats poden ser quantificats camp de Dirac quan es podria evitar la definició adequada dels operadors d'aniquilació partícula-antipartícula energia negativa per l'operador de la creació. En la teoria relativista, no hi ha cap problema d'una sola partícula real. Fins i tot l'estat de buit (és a dir, nombre d'electrons i positrons són iguals a zero), hi ha fluctuacions d'electrons, i per descriure el canvi en el nombre de partícules i per evitar les dificultats de la teoria del forat, el camp d'electrons ha de ser quantificada. Quantificació del camp de l'electrònica, vostè no pot prendre la quantitat de mecànics conjugats satisfan les relacions de commutació com el maneig dels operadors. Camp electromagnètic quantificat a prendre les relacions de commutació, el resultat és el nombre de fotons en un determinat operador estatal per prendre els valors propis 0,1,2, ...... equivalents. Però els electrons es compleixen el principi d'exclusió de Pauli. En un nombre d'electrons en un estat només pot ser 0 o 1. Per obtenir aquest resultat, hem de fer servir contra relacions de commutació en lloc de relacions de commutació: bλ on cada estat, en nom de λ i μ aniquilació d'electrons en els estats electrònics de l'operador de la creació.

Dos mètodes diferents d'investigació quàntica portar Pauli gir relació estadística. Ell va trobar que les partícules d'espín sencer (com els fotons) obeeixen Bose - Einstein estadístiques, durant el camp s'ha d'utilitzar quan les relacions de commutació quàntics i partícules de spin semi-sencer (com i) obeeixen Fermi - Di Estadístiques de Mubàrak, en el transcurs de l'oposició s'ha d'utilitzar quan les relacions de commutació quàntica. Per ψ camp d'electrons (que satisfà l'equació de Dirac) per a la quantificació de camp més tard també té quàntica de camps (electrons i positrons) imatges de partícules.

Límit de camp electromagnètic quantificat es camp electromagnètic clàssica (com ara les ones de ràdio), el nombre de fotons és gran, la naturalesa del camp electromagnètic en les equacions de Maxwell descriuen clàssics. Quantificada ψ camp d'electrons no li agradava el límit clàssic, ja que en un Estat només pot existir en un electró. Equació de camp corresponent "clàssic" que descriu una sola equació de Dirac de l'electró, el que clarament no és un clàssic. Només els electrons es poden descriure aproximadament a ΔpΔq >> ma, la teoria de Dirac de l'electró relativitat especial va ser atribuïda a satisfer les equacions de la mecànica clàssica.

Interacció

D'acord amb la teoria quàntica punt de camp de visió, la interacció entre les partícules a través de la interacció de la matèria i l'aplicació sobre el terreny. Camp hamiltonià d'interacció es pot dividir en dues parts

H = H0 HE,

H0 són camps lliures i electrons lliures hamiltonians de camp. Té un cert estat propi és el nombre de fotons amb un cert nombre d'estat electrònic i positrons. HI representa la interacció dels camps electromagnètics i de camp d'electrons, que (1) és proporcional. Aquí γμ són matrius de Dirac; ψ i Zheng és el camp de l'electrònica i els seus operadors associats camp de Dirac, que representen l'aniquilació d'electrons (o positrons produïts) i electrons (o positrons); Aμ és el potencial electromagnètic operador, representa l'absorció o emissió de fotons. En espai obert de la teoria quàntica de camps (representat per una H0) és la solució exacta. Però el camp de la teoria quàntica de camps (la h = H0 representants HI) que interactuen són difícils de trobar solucions exactes. Només a causa de la constant d'estructura fina (2) és una petita quantitat, vostè pot posar HI com una pertorbació. El seu paper és el d'un estat propi de H0 entre les transicions. Les transicions no poden implicar un canvi en el nombre de partícules és la partícula de moviment canvi d'estat (per exemple, la dispersió Compton) pot incloure fotons, electrons i positrons canvis numèrics. Interacció HI que actua sobre un H0 transicions eigenstate pot causar el següent procediment (Figura 1):

Procés

① absorció d'electró-fotó o l'emissió després d'un canvi del seu estat de moviment a la figura 1a representa; ② positrons després de l'absorció o emissió d'un fotó canvia el seu estat de moviment a la Figura 1b, aquest diagrama i temps indicat per una fletxa en la direcció de positrons oposat (i antipartícules); ③ fotons en electrons - parell de positrons a la Figura 1c> Representació; ④ electró - positró aniquilació de parells de fotons a la Figura 1 mostra.

Com que l'energia - els requisits de conservació de moment, una acció separada de la HI no pot constituir un procés real. Tal com dispersió de Compton

Electrònica (4 impuls p) fotó (4 Momentum k) → E (4 impuls p ') fotó (quatre d'impuls k')

Els components d'ordre més baix de la figura 2a, aquesta figura d'acció de HI és dues vegades (corresponent a dos vèrtexs al mapa), l'amplitud de la càrrega elèctrica és proporcional al quadrat el valor de E2, E4 és a dir, la probabilitat que la constant d'estructura fina proporcional al quadrat del valor de α2. Aniquilació electró-positró en dos fotons de la figura 2b compostos de l'ordre més baix.


Anterior 1 Pròxim Seleccioneu Pàgines
Usuari Revisió
Sense comentaris encara
Vull comentar [Visitant (34.204.*.*) | Login ]

Idioma :
| Comproveu el codi :


Cercar

版权申明 | 隐私权政策 | Drets d'autor @2018 Coneixement enciclopèdic del Món