Physique Question #582
Karl-Alexander Berg Brisebois (Genre: mâle, Àge: 13 années) de Dunham sur 22 janvier 2002 demande:
La conservation de l'élan peut expliquer l'échange d'un photon virtuel entre deux électrons et la force répulsive qui résulte. Mais elle ne peut pas expliquer la force attrayante qui existe entre un électron et un positron. Pouvez-vous expliquer cette force à moi ?
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La réponse
Malheureusement cette question a provenu d'une version popularisée de la théorie de champ de quantum, qui semble expliquer quelque chose, mais pas.
Dans l'électrodynamique classique ordinaire, une charge est entourée par un champ électromagnétique. Ce champ a en tant que sa partie dominante par prétendue pièce de coulomb, qui est un champ électrique radial. Les frais agissent l'un sur l'autre avec ce champ en sentant une force d'eE, où e est leur charge et E est le champ électrique. Exactement le même est vrai dans la version quantized de la théorie. Une charge est entourée par un champ électromagnétique, et l'autre particule sent ce champ electomagnetic, avec une force d'eE + d'evxB (produit de x=cross).
In quantizing the electromagnetic field, it is often convenient to regard the interactions of that field with charges as though the energy in the field were actually carried by particles, sometimes called photons. But in other situations that is a terrible way to think of the electromagnetic field, and in particular in the case of the Coulomb field. While the Coulomb field can be expressed in terms of a Fourier transform, as though it were made up of a huge sum of plane waves, this is almost always a bad way of thinking about it, since interference effects between these plane waves can be crucial (as they are in this case). That is, you cannot simply regard these plane waves as though they were each independent momentum carriers.
Jess Brewer
répondu le 21 juin 2002
Un collègue de Dr. Unruh's, Dr. Brewer ajoute le suivant afin d'essayer de clarifier ce concept plutôt difficile dans la physique de quantum.
Quand les gens parlent de la force électromagnétique « négocié » par l'échange des photons, ils poussent une métaphore au delà de ses limites prévues. Le CHAMP électromagnétique est l'agent dans la théorie de champ de quantum autant que dans l'électrodynamique classique, et l'essai de ramener le champ « à l'échange simple de photon » est comme l'essai de décrire la pensée humaine en termes de mettre le feu de 2 neurones. Feynman a obtenu un prix Nobel pour inventer une correspondance linéaire entre de grandes intégrales compliquées de chemin et simple dessin-comme des diagrammes, une représentation graphique qui a données l'achat meilleur de bon hémisphère sur les concepts a impliqué. Mais les gens tendent à traiter les dessins animés comme si ils étaient la vraie chose, avec des résultats prévisibles. Oui, si vous dispersez un électron outre d'un autre électron, ou outre d'un positron, à l'énergie élevée, le diagramme de premier ordre (qui donne une approximation très bonne à la bonne réponse) peut être représenté comme échange simple de photon entre les particules. Mais ce diagramme ne traduit pas en échange classique simple, n'importe comment en appeler au dessin animé peut être. C'est la nature du champ de fin de support que les frais différents attirent, et que le fait empirique est établi dans le champ correspondant dans l'électrodynamique de quantum. Ainsi votre question commence par deux rapports incorrects, à moins que vous employiez le mot « expliquiez » au moyen quelque chose beaucoup plus vague qu'une physique « explication ».
Einstein a dit (quelque chose comme), « tout devrait être expliqué aussi simplement que possible, mais plus simplement. »
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