He oído partículas virtuales en el pop y fuera de la existencia todo el tiempo, mas notables son los pares que saltan de la pantalla al lado de los agujeros negros y mientras que uno se alejó. Pero no esta realmente violar la conservación de la energía?
Respuestas
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Desde Newton y el uso de las matemáticas en la física, la física se puede definir como una disciplina donde la naturaleza se modela a través de las matemáticas. Uno debe tener claro en la mente de lo que la naturaleza significa y qué es la matemática.
La naturaleza que conocemos por medio de mediciones y observaciones. La matemática es una disciplina consistente con los axiomas, teoremas y las declaraciones de tener absoluta de pruebas, matemáticamente se deduce de los axiomas. La "existencia" de la física significa "medibles", para las matemáticas "posible para ser incluido en el auto consistente de la teoría.
La física moderna ha utilizado modelos matemáticos para describir las observaciones y mediciones en el microcosmos de los átomos, las moléculas, las partículas elementales, la adición de los postulados que se conectan los cálculos matemáticos con los físicos observables
El dominante el modelo matemático es el campo en el modelo teórico que simplifica las matemáticas a partir de los diagramas de Feynman
Estos diagramas representan en términos de la expansión de la solución deseada, cada término tiene una disminución de la contribución a la sección transversal de la interacción. El diagrama siguiente sería la dominante plazo, ya que la siguiente iba a ser más complicado, y por lo tanto menor por órdenes de magnitud.
A cada componente del diagrama corresponde uno a uno con una fórmula matemática twhich integrado correctamente le dará una predicción para una cantidad mensurable. En este caso la probabilidad de repulsión cuando un electrón se dispersa en otro.
Este diagrama, por ejemplo, tiene como cantidades mensurables de la energía entrante y el impulso de los electrones ( cuatro vectores) y de los cuatro vectores . La línea entre no es mensurable, porque representa un término matemático que está integrado por los límites de integración, y dentro de la integral de la energía y el impulso son variables independientes. La línea tiene los números cuánticos de los fotones, aunque no su masa , y por lo que se llama un "fotón virtual". No obedecer la energía de impulso de la regla que dice que :
$$\sqrt{P\cdot P} = \sqrt{E^2 - (pc)^2} = m_0 c^2$$
El fotón tiene masa cero.
A través de la anterior relación que conecta la energía y el impulso a través de la masa de reposo, la onu-la masa física de la línea virtual depende de una variable, el cual estará integrado por el diagrama; a menudo es tomado como la transmisión del impulso.
Número cuántico de conservación es un gobierno fuerte y es la única regla de que las partículas virtuales tienen que obedecer.
Son innumerables los diagramas de Feynman que uno puede escribir, y el interior de las líneas consideradas como partículas no conservar la energía y el impulso de las reglas si estuvieran en misa shell. Estos diagramas se incluyen fluctuaciones del vacío que usted está preguntando acerca de, donde por construcción no existen salientes medibles líneas en los diagramas de Feynman de describirlas. Son útiles y necesarias en un resumen de orden superior cálculos con el fin de obtener el número final de personas que predice un valor medible para algún tipo de interacción.
Por lo tanto partículas virtuales existen sólo en la matemática del modelo utilizado para describir las medidas de la real partículas . Para acuñar una palabra partículas virtuales son particlemorphic ( :) ), teniendo una forma de partículas similares pero no una partícula.
AdrieanKhisbe
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113
La energía y el momentum se conserva en cada vértice de un diagrama de Feynman en la teoría cuántica de campos. No hay líneas internas en un diagrama de Feynman asociada con una partícula virtual violar de energía-impulso de conservación. Es cierto, sin embargo, que las partículas virtuales son off-shell, es decir, que no se ajusten a las ordinarias ecuaciones de movimiento, tales como $$E^2=p^2 + m^2.$$
Hay una complicación adicional. Un proceso puede tener una clara inicial y el estado final, sino un "estado intermedio" entre los dos está en una superposición lineal de los estados posibles, en este caso, una superposición lineal de los diagramas de Feynman - que interfieren el uno con el otro. No podemos hablar de lo que las partículas están en este estado intermedio, por no hablar de lo de su impulso.
Pero a pesar de esa complicación, creo que no es nunca justificable a la afirmación de que la energía-impulso de conservación pueden ser violados brevemente debido a una incertidumbre relación. Ver, por ejemplo, esta pregunta para una discusión acerca de la interpretación de $\Delta E \Delta t$.
systemconcierge
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86
Para entender esto uno debe tomar en mecánica cuántica método de aproximación a saber, la teoría de la perturbación en cuenta. En la teoría de la perturbación, los sistemas pueden ir a través de intermedios virtual de los estados, que a menudo tienen energías diferentes de la de los estados inicial y final. Esto es debido a falta de tiempo de la energía el principio de incertidumbre.
Considere la posibilidad de un estado intermedio con un fotón virtual. No es clásicamente posible que una partícula cargada que sólo emiten un fotón y se modifican a sí mismo. El estado con el fotón, tiene demasiada energía, suponiendo que la conservación del momento. Sin embargo, desde el estado intermedio sólo dura un corto período de tiempo, el estado de la energía se convierte en incertidumbre, y de hecho puede tener la misma energía que los estados inicial y final. Esto permite que el sistema pase a través de este estado con cierta probabilidad, sin violar la conservación de la energía.
Dr. Ikjyot Singh Kohli
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525
Creo que uno tiene que ser muy cuidadoso cuando se habla de "partículas entrando y saliendo de la existencia".
Esta interpretación es sólo una especie de multa en el plano espacio-tiempo QFT, donde la métrica de Minkowski es invariante en el tiempo, por lo que tiene un global de la línea de tiempo de la Matanza de vectores. La definición de una partícula depende de la noción de que exista el tiempo de permanencia! Desde el agujero negro de las soluciones son estáticas y asintóticamente plana, "partículas entrando y saliendo" son una especie de bueno hay demasiado.
PERO, la teoría cuántica de campos no es una teoría de partículas es una teoría de campos. Así, "las partículas entrando y saliendo de la existencia" se basa en un ingenuo "partícula-interpretación" de QFT, que no es del todo correcta por las razones siguientes (véase también el libro de Wald, QFT en la Curva el espacio-Tiempo)
Considere la posibilidad de un dos a nivel de mecánica cuántica sistema que se acopla a una de Klein-Gordon campo, $\phi$ en un espacio-tiempo de Minkowski, por simplicidad. El sistema combinado con un total Hamiltoniano de la forma
$\mathcal{H} = \mathcal{H}_{\phi} + \mathcal{H}_{q} + \mathcal{H}_{int}$,
donde $\mathcal{H}_{\phi}$ es el Hamiltoniano de la libre Klein-Gordon campo. Vamos a considerar la mecánica cuántica sistema a ser un imperturbable sistema de dos niveles con energía autoestados $| x_{o} \rangle$$|x_{1} \rangle$, con energías $0$ $\epsilon$ respectivamente, por lo que podemos definir
$\mathcal{H}_{q} = \epsilon \hat{A}^{\dagger} \hat{A}$,
donde definimos
$\hat{A} |x_{0} \rangle = 0, \quad \hat{A} |x_{1} \rangle = |x_{0} \rangle$.
El Hamiltoniano de interacción se define como
$\mathcal{H}_{int} = e(t) \int \hat{\psi}(\mathbf{x}) \left(F(\mathbf{x}) \hat{A} + o\right) d^{3}x$,
donde $F(\mathbf{x})$ es la función espacial que es continuamente diferenciable en a $\mathbb{R}^{3}$ $o$ denota la Hermitian conjugado. Uno, a continuación, se calcula en un orden más bajo en $e$, las transiciones de un sistema de dos niveles. En la interacción de la imagen, denotando $\hat{A}_{s}$ como la de Schrödinger imagen operador, se obtiene
$\hat{A}_{I}(t) = \exp(-i \epsilon t) \hat{A}_{s}$.
Por lo tanto, tenemos que
$(\mathcal{H}_{int})_{I} = \int \left(e(t) \exp(-i \epsilon t) F(\mathbf{x}) \psi_{I}(t,\mathbf{x}) \hat{A}_{s} + o\right) d^{3}x$.
El uso de Fock índice de espacio noción, podemos entonces considerar para algunos $\Psi \in \mathbb{H}$ donde $\mathbb{H}$ es el asociado espacio de Hilbert, y tenga en cuenta que el campo se encuentra en el estado
$|n_{\Psi} \rangle = \left(0, \ldots, 0, \Psi^{a_{1}} \ldots \Psi^{a_{n}}, 0, \ldots \right)$.
El estado inicial de la totalidad del sistema está dado por
$|\Psi_{i} \rangle = | x \rangle |n_{\Psi} \rangle$.
Uno, a continuación, obtiene el estado final del sistema como
$|\Psi_{f} \rangle = |n _{\Psi} \rangle |x \rangle + \sqrt{n+1} \| \lambda \| (\hat{A} |x \rangle) |(n+1)^{'}\rangle - \sqrt{n} (\lambda, \Psi) (\hat{A}^{\dagger} |x\rangle) |(n-1)_{\Psi}\rangle$,
donde $| (n+1)^{'} \rangle$ se define como en la ecuación. (3.3.18) en Wald, y $\lambda$ se define como en la ecuación. (3.3.15) en Wald.
El punto clave es que si $|x \rangle = |x_{0} \rangle$, es decir, el sistema está en su estado fundamental, la derivación de arriba muestra explícitamente que este sistema de dos niveles se puede hacer una transición a un estado excitado, y vice-versa. Tenga en cuenta que la probabilidad de realizar una transición a la baja es proporcional a $(n+1)$, e incluso al $n = 0$, esta probabilidad no es cero. Esta en el \emph{partícula interpretación} se interpreta diciendo que la mecánica cuántica sistema puede espontáneamente emitiendo una partícula. Sin embargo, el cálculo de derivadas de manera explícita que es la interacción de la mecánica cuántica sistema con el campo cuántico, que es el responsable de la llamada espontánea de la emisión de partículas. Esta imagen equívoca de la aspiradora estado es, precisamente, promovido por la partícula interpretación de la teoría cuántica de campos. Como la de la obra anterior también muestra, esto no es espontánea la emisión de partículas a partir de la `nada" en cualquier sentido de la palabra. Uno debe tener bien definidos mecánica cuántica sistema de interacción con una bien definida vacío para tal emisión espontánea de ocurrir, quiero recalcar que estos no son nada!
El punto más importante es quizás que, en general, la curvatura del espacio tiempo tal como la FLRW clase de métricas que describe nuestro universo, nunca se puede hablar de partículas entrando y saliendo de la existencia, porque, en general, la curvatura del espacio veces, no existen timelike la Matanza de los vectores, no de Poincaré simetrías, no hay manera de definir una covariante el estado del suelo, y por lo tanto el concepto de "partículas" no tiene ningún significado.
