Kurs ishi mavzu

II BOB. KVANT MAYDONLARI
Kvant maydonlari Kvant (aks holda - kvantlangan) maydon klassik tushunchalarning sintezining bir turidir. elektromagnit tipdagi maydonlar va kvant mexanikasining ehtimollar maydoni. Zamonaviyga tushunchalarga ko'ra, kvant maydoni materiyaning barcha konkret ko'rinishlari asosidagi eng asosiy va universal shaklidir. Klassika g'oyasi maydon elektromagnetizm Faraday - Maksvell nazariyasining tubida paydo bo'ldi va nihoyat maxsus yaratish jarayonida kristallangan. dan voz kechishni talab qilgan nisbiylik nazariyasi efir e-magnning moddiy tashuvchisi sifatida. jarayonlar. Shu bilan birga, maydonni a -l uchun harakat shakli emas deb hisoblash kerak edi. muhit, lekin o'ziga xos. juda noodatiy xususiyatlarga ega materiya shakli. Zarrachalardan farqli o'laroq, klassik maydon doimiy ravishda yaratiladi va yo'q qilinadi (zaryadlar tomonidan chiqariladi va so'riladi), cheksiz miqdordagi erkinlik darajasiga ega va ma'lum bir tarzda lokalizatsiya qilinmaydi. fazo-vaqt nuqtalari, lekin unda tarqalib, signalni (o'zaro ta'sirni) bir zarrachadan boshqasiga chekli tezlikda o'tkazishi mumkin. bilan. Kvant g'oyalarining paydo bo'lishi klassikani qayta ko'rib chiqishga olib keldi. n emissiya mexanizmining uzluksizligi haqidagi g'oyalar va bu jarayonlar diskret ravishda - elektron magnit kvantlarning emissiyasi va yutilishi bilan sodir bo'ladi degan xulosaga kelish. maydonlar - fotonlar. Klassik nuqtai nazardan qarama-qarshilik paydo bo'ldi. e-magn bilan fizika rasm. fotonlar maydon bilan solishtirildi va ba'zi hodisalar faqat to'lqinlar nuqtai nazaridan talqin qilinishi mumkin edi, boshqalari - faqat kvant tushunchasi yordamida to'lqin-zarralar ikkiligi. Bu qarama-qarshilik quyidagi tarzda hal qilindi. kvant mexanikasi g'oyalarini sohaga tatbiq etish.
Dinamik o'zgaruvchan el-magn. maydonlar - potentsiallar LEKIN , j va elektr quvvati. va magn. dalalar E , H - kvant operatorlariga aylangan, def. almashtirish munosabatlari va to'lqin funktsiyasiga ta'sir qiluvchi (amplituda yoki davlat vektori) tizimlari. Shunday qilib, yangi jismoniy ob'ekt - klassik tenglamalarni qanoatlantiradigan kvant maydoni. , lekin o'zining kvant mexanik qiymatlariga ega. operatorlar. Kvant maydonining umumiy kontseptsiyasining ikkinchi manbai zarrachaning to'lqin funktsiyasi edi y ( x, t), bu mustaqil jismoniy emas. kattalik va zarracha holatining amplitudasi: zarrachaning jismoniy bilan bog'liq bo'lgan har qanday ehtimoli. miqdorlar y da ikki chiziqli ifodalar bilan ifodalanadi. Shunday qilib, kvant mexanikasida yangi maydon, ehtimollik amplitudalari maydoni har bir moddiy zarracha bilan bog'langan bo'lib chiqdi. Y-funksiyaning relativistik umumlashtirilishi P. A. M. Dirakni (R. A. M. Dirak) elektronning y a (a=1, 2, 3, 4) to‘rt komponentli to‘lqin funksiyasiga olib keldi, u spinor tasviriga ko‘ra o‘zgartirildi. Lorenz guruhi. umuman olganda, har bir bo'lim tushunildi. relyativistik mikrozarracha Lorentz guruhining ma'lum bir vakilini amalga oshiradigan va fizikaga ega bo'lgan mahalliy maydon bilan bog'lanishi kerak. ehtimollik amplitudasining ma'nosi. Ko'pchilik uchun umumlashma zarralar shuni ko'rsatdiki, agar ular farqlanmaslik printsipini qondirsa ( o'ziga xoslik printsipi), u holda barcha zarrachalarni tavsiflash uchun to'rt o'lchovli fazo-vaqtdagi bitta maydon kifoya qiladi, bu ma'noda operatordir. Bunga yangi kvant mexanikasiga o'tish orqali erishiladi. vakillik - to'ldirish raqamlarining ko'rinishi (yoki ikkinchi darajali ko'rinishi kvantlash). Shu tarzda kiritilgan operator maydoni kvantlangan el-magnga to'liq o'xshash bo'lib chiqadi. maydon, undan faqat Lorentz guruhining vakilligini tanlashda va, ehtimol, kvantlash usulida farqlanadi. E-mag kabi. maydon, bitta bunday maydon ma'lum turdagi bir xil zarrachalarning butun to'plamiga mos keladi, masalan, bitta operator Dirak maydoni Olamning barcha elektronlarini (va pozitronlarini!) tasvirlaydi. Shunday qilib, barcha materiyaning bir xil tuzilishining universal manzarasi paydo bo'ladi. Klassikning maydonlari va zarralarini almashtirish uchun. fiziklar birlashgan nat keladi. ob'ektlar to'rt o'lchovli fazo-vaqtdagi kvant maydonlari bo'lib, har bir zarracha yoki (klassik) maydon uchun bittadan. Har qanday o'zaro ta'sirning elementar akti bir nechta o'zaro ta'sirga aylanadi. fazo-vaqtning bir nuqtasida maydonlar yoki - korpuskulyar tilda - ba'zi zarralarning boshqasiga mahalliy va lahzali o'zgarishi.