Virtuální částice

Virtuální částice je koncept kvantové teorie pole. Virtuální částice se v mnoha směrech chovají jako "obyčejné" částice - interagují s jinými částicemi podle stejných pravidel atd. Ke každému typu skutečné částice existuje virtuální částice. Virtuální částice nejsou o nic méně skutečné než ty obyčejné. Hlavním rozdílem je, že tyto částice nesplňují Pythagorovu větu o energii, což je zákon zachování energie formulovaný ve speciální teorii relativity.

Neplatí tak pro ně zákon zachování energie (ani ve formě zachování hmoty ani zachování hybnosti). Porušení zákonů zachování lze obhájit relacemi neurčitosti, které říkají, že neurčitost v energii je nepřímo úměrná neurčitosti v čase podle vztahu Zde se u času nejedná o neurčitost definovanou pomocí operátoru času, protože čas je v kvantové mechanice parametrem, nikoli pozorovatelnou veličinou, které je obecně přiřazen příslušný operátor. je potřeba chápat jako charakteristickou dobu daného procesu.. Pokud virtuální částice existuje pouze po dobu , je pak možné, že poruší zákon zachování energie o řádově . Základní charakteristikou virtuálních částic tak je, že mohou existovat pouze po omezeně dlouhou dobu (tedy i v omezeném prostoru).

Virtuální částice rozšiřují koncept tunelování. Když se systém nachází ve stabilním stavu s minimální energií (při daném počtu částic), je možné, že se systém pomocí náhle vzniklé virtuální částice přesune do stavu, který by se v klasické mechanice zdál nedostupný. Takovým mechanismem probíhá například beta rozpad atomových jader, kde virtuální částicí je W boson. Přínos virtuálních částic je však pro teorii ve fyzice mnohem větší. S jejich pomocí lze úspěšně modelovat veškeré interakce mezi částicemi.

Místo toho, aby se například interakce mezi dvěma elektrony popisovala pomocí toho, že vytváření elektrické pole, lze veškeré interakce mezi nimi modelovat pomocí výměny virtuálních částic ( virtuálních fotonů - nosiče elektromagnetické interakce). Fakt, že virtuální částice jsou schopné interagovat i během své existence, dává vzniknout novým jevům a korekcím pro různé interakce. V případě elektronů tak lze nalézt například Uehlingův potenciál upřesňující Coulombův zákon nebo lze vysvětlit polarizaci vakua.

Poznámky

Odkazy

Reference

Literatura

Související články relace neurčitosti Diracova rovnice

Kategorie:Fyzika částic Kategorie:Kvantová fyzika