Ինչ է քվանտային տեսությունը, ինչպես բացատրվում է: Դաշտի քվանտային տեսություն. է) Քվանտային դաշտի տեսություն

Ցույցը, որը հերքեց մեծ Իսահակ Նյուտոնի ենթադրությունները լույսի էության մասին, ապշեցուցիչ պարզ էր: Սա «հեշտությամբ կարելի է կրկնել այնտեղ, որտեղ արևը շողում է», - ասաց անգլիացի ֆիզիկոսԹոմաս Յունգը 1803 թվականի նոյեմբերին Լոնդոնի թագավորական ընկերության անդամներին՝ նկարագրելով այն, ինչ այժմ հայտնի է որպես կրկնակի ճեղքվածքի փորձ կամ Յունգի փորձ։ Յունգը դժվար ճանապարհներ չփնտրեց և իր փորձից արձանիկ շոու չստեղծեց։ Նա պարզապես հնարեց նրբագեղ և վճռական փորձ՝ ցույց տալով լույսի ալիքային բնույթը՝ օգտագործելով ձեռքի տակ եղած սովորական նյութերը, և դրանով իսկ հերքեց Նյուտոնի այն տեսությունը, որ լույսը կազմված է դիակներից կամ մասնիկներից:

Յունգի փորձը.

Յունգի փորձը (փորձ երկու ճեղքերի վրա)- Թոմաս Յունգի կողմից իրականացված փորձը և դարձավ լույսի ալիքային տեսության փորձարարական ապացույց:

Փորձի ժամանակ մոնոխրոմատիկ լույսի ճառագայթն ուղղվում է երկու զուգահեռ ճեղքերով անթափանց էկրան-էկրանի վրա, որի հետևում տեղադրված է պրոյեկցիոն էկրան։ Ճեղքերի լայնությունը մոտավորապես հավասար է արտանետվող լույսի ալիքի երկարությանը։ Պրոյեկցիոն էկրանի վրա արտադրվում է միահյուսված միջամտության եզրեր: Լույսի միջամտությունը ապացուցում է ալիքի տեսության վավերականությունը:

Բայց ծնունդ քվանտային ֆիզիկա 1900-ականների սկզբին պարզ դարձավ, որ լույսը կազմված է փոքր, անբաժանելի միավորներից կամ էներգիայի քվանտներից, որոնք մենք անվանում ենք ֆոտոններ: Յանգի փորձը, որը ցույց տվեց առանձին ֆոտոններ կամ նույնիսկ նյութի առանձին մասնիկներ, ինչպիսիք են էլեկտրոնները և նեյտրոնները, ստիպեց մարդկությանը զարմանալ իրականության բնույթով: Ոմանք նույնիսկ օգտագործեցին այս փորձը՝ պնդելու այն թեզը, որ քվանտային աշխարհը ազդում է մարդու գիտակցության վրա՝ մտքերին մտածելու տեղիք տալով տիեզերքի գոյաբանության մեջ մեր տեղի մասին: Բայց արդյո՞ք պարզ փորձը իսկապես կարող է նման փոփոխություններ առաջացնել մեկի և բոլորի աշխարհայացքում:

Կասկածելի չափման հայեցակարգ

Փորձի ժամանակակից մեկնաբանության մեջ մոնոխրոմատիկ լույսի ճառագայթն ուղղվում է երկու զուգահեռ ճեղքերով անթափանց էկրանի վրա, որի հետևում տեղադրված է պրոյեկցիոն էկրան։ Այն գրանցում է միջանցքներով անցած մասնիկների մուտքը: Ֆոտոնների դեպքում սա լուսանկարչական ափսե է։ Տրամաբանական է, որ կարելի է ակնկալել, որ ֆոտոնները կանցնեն այս կամ մյուս ճեղքով և կուտակվեն դրանց հետևում:

Բայց դա այդպես չէ։ Նրանք գնում են էկրանի որոշ հատվածներ, իսկ մյուսները պարզապես խուսափում են՝ ստեղծելով լույսի և խավարի փոփոխվող շերտեր՝ այսպես կոչված, միջամտության եզրեր: Դրանք առաջանում են, երբ ալիքների երկու խումբ համընկնում են: Այնտեղ, որտեղ ալիքները նույն փուլում են, ամպլիտուդը կավելանա և կստանա ուժեղացնող միջամտություն՝ թեթև շերտեր: Երբ ալիքները գտնվում են հակաֆազում, տեղի է ունենում թուլացող միջամտություն՝ մուգ շերտեր:

Բայց կա միայն մեկ ֆոտոն, որը կանցնի երկու ճեղքերով։ Կարծես ֆոտոնն անցնում է միանգամից երկու ճեղքերով և խանգարում ինքն իրեն։ Դա չի համապատասխանում դասական պատկերին:

Մաթեմատիկական տեսանկյունից երկու ճեղքերով անցնող ֆոտոնը ֆիզիկական մասնիկ կամ ֆիզիկական ալիք չէ, այլ մի բան, որը կոչվում է ալիքային ֆունկցիա՝ վերացական մաթեմատիկական ֆունկցիա, որը ներկայացնում է ֆոտոնի վիճակը (այս դեպքում՝ նրա դիրքը): Ալիքային ֆունկցիան իրեն ալիքի նման է պահում: Այն հարվածում է և՛ սլոտներին, և՛ նոր ալիքներ են բխում յուրաքանչյուրից՝ տարածվելով և ի վերջո բախվելով միմյանց: Համակցված ալիքի ֆունկցիան կարող է օգտագործվել ֆոտոնը գտնվելու վայրի հավանականությունը հաշվարկելու համար:

Jacob Biamonte, Skoltech, թե ինչ կարող են անել քվանտային համակարգիչները հիմա

Ֆոտոնն ավելի հավանական է, որ լինի այնտեղ, որտեղ երկու ալիքային ֆունկցիաները ստեղծում են ուժեղացնող միջամտություն, և դժվար թե գտնվի թուլացող միջամտության վայրերում: Չափումը, այս դեպքում ալիքի ֆունկցիայի փոխազդեցությունը լուսանկարչական ափսեի հետ, կոչվում է ալիքի ֆունկցիայի «փլուզում» կամ ֆոն Նեյմանի կրճատում։ Այս գործընթացը տեղի է ունենում չափման ժամանակ այն վայրերից մեկում, որտեղ ֆոտոնը նյութականանում է։

Ֆոն Նեյմանի կրճատում (ալիքի ֆունկցիայի կրճատում կամ փլուզում)- օբյեկտի քվանտային վիճակի (ալիքային ֆունկցիայի) նկարագրության ակնթարթային փոփոխություն, որը տեղի է ունենում չափման ժամանակ։ Այնքանով, որքանով այս գործընթացըըստ էության ոչ տեղային է, և փոփոխության ակնթարթությունից հետևում է լույսի արագությունից ավելի արագ փոխազդեցությունների տարածումը, ապա համարվում է, որ դա ոչ թե ֆիզիկական գործընթաց է, այլ նկարագրության մաթեմատիկական մեթոդ։

Չկա մի բան, որ մարդը չնկատի

Ալիքային ֆունկցիայի այս տարօրինակ թվացող փլուզումը քվանտային մեխանիկայի բազմաթիվ դժվարությունների աղբյուր է: Մինչ լույսի անցումը, չի կարելի հստակ ասել, թե որտեղ կհայտնվի մեկ ֆոտոն: Այն կարող է հայտնվել ցանկացած վայրում՝ ոչ զրոյական հավանականությամբ։ Հնարավոր չէ գծել ֆոտոնի հետագիծը աղբյուրից էկրանի մի կետ: Ֆոտոնի հետագիծն անհնար է կանխատեսել, սա Սան Ֆրանցիսկոյից Նյու Յորք նույն երթուղով թռչող ինքնաթիռ չէ:

Վերներ Հայզենբերգը, ինչպես մյուս գիտնականները, պնդում էր, որ մաթեմատիկորեն իրականություն գոյություն չունի, քանի դեռ դիտորդը բացակայում է:

«Նպատակի գաղափարը իրական աշխարհը, որոնց մասերը գոյություն ունեն այնպես, ինչպես քարերը կամ ծառերը, և անկախ նրանից մենք դրանք դիտում ենք, թե ոչ, անհնար է»,- գրել է նա։ Ջոն Ուիլերը նաև օգտագործել է երկու ճեղքերով փորձի մի տարբերակ՝ պնդելու, որ «ոչ մի տարրական քվանտային երևույթ այդպիսին չէ, քանի դեռ այն չի ականատես լինել ուրիշների կողմից («դիտելի», «տեսողական»):

Վերներ Կարլ ՀայզենբերգՔվանտային տեսության մի շարք հիմնարար աշխատությունների հեղինակ է. դրել է մատրիցային մեխանիկայի հիմքերը, ձևակերպել է անորոշության կապը, կիրառել է քվանտային մեխանիկայի ֆորմալիզմը ֆերոմագնիսականության, անոմալ Զեյմանի էֆեկտի և այլնի խնդիրների համար։

Այնուհետև նա ակտիվորեն մասնակցել է քվանտային էլեկտրադինամիկայի (Հայզենբերգ - Պաուլի տեսություն) և դաշտի քվանտային տեսության (S-մատրիցի տեսություն) զարգացմանը, կյանքի վերջին տասնամյակներում նա փորձեր է կատարել ստեղծելու դաշտի միասնական տեսություն։ Հայզենբերգը պատկանում է միջուկային ուժերի առաջին քվանտային-մեխանիկական տեսություններից մեկին։ Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ նա գերմանական միջուկային նախագծի առաջատար տեսաբանն էր։

Ջոն Արչիբալդ Ուիլերներկայացրեց մի քանի տերմիններ (քվանտային փրփուր, նեյտրոնային չափավորություն), ներառյալ երկուսը, որոնք հետագայում լայնորեն կիրառվեցին գիտության և ֆանտաստիկայի մեջ՝ սև անցք և որդնանցք։

Բայց քվանտային տեսությունը բոլորովին չի ձևակերպում, թե ինչ պետք է լինի «չափումը»։ Նա պարզապես պնդում է, որ չափիչ սարքը պետք է լինի դասական՝ չնշելով, թե որտեղ է դասական և կեղծ չափումների միջև ընկած նուրբ գիծը: Սա հանգեցնում է այն գաղափարի կողմնակիցների առաջացմանը, որ մարդու գիտակցությունը և առաջացնում է ալիքային ֆունկցիայի փլուզում: 2018 թվականի մայիսին Հենրի Ստապը և նրա գործընկերները պնդում էին, որ կրկնակի ճեղքվածքով փորձը և դրա ժամանակակից տարբերակները ցույց են տալիս, որ «գիտակից դիտորդը կարող է անփոխարինելի լինել» քվանտային տեսությունը և այն գաղափարը, որ յուրաքանչյուր մարդու միտքը նյութական աշխարհի սրտում է: .

Բայց այս փորձերը էմպիրիկ ապացույց չեն: Երկու ճեղքերով փորձի ժամանակ ընդամենը կարող եք հաշվարկել հավանականությունը: Եթե ​​փորձի անցման ընթացքում հավանականությունը դրսևորվում է տասնյակ հազարավոր միանման ֆոտոններով, ապա կարելի է պնդել, որ ալիքի ֆունկցիայի փլուզումը տեղի է ունենում կասկածելի գործընթացի շնորհիվ, որը կոչվում է չափում: Սա այն ամենն է, ինչ կարելի է անել:

Անկախ անձից

Բացի այդ, Յունգի փորձը մեկնաբանելու այլ եղանակներ կան։ Օրինակ՝ դը Բրոլի-Բոմի տեսությունը, որն ասում է, որ իրականությունը և՛ ալիք է, և՛ մասնիկ։ Եվ ֆոտոնը շարժվում է դեպի կրկնակի ճեղքվածքորոշակի սկզբնական դիրքով միշտ և անցնում է այս կամ այն ​​ճեղքով: Հետևաբար, յուրաքանչյուր ֆոտոն ունի իր հետագիծը: Սա կոչվում է փորձնական ալիքի տարածում, որն անցնում է երկու ճեղքերով, տեղի է ունենում միջամտություն, այնուհետև փորձնական ալիքն ուղղում է ֆոտոնը ուժեղացնող միջամտության շրջան։

Բոհմի հետագծերը երկու ճեղքերով անցնող էլեկտրոնի համար: Նմանատիպ պատկեր է ստացվել նաև միայնակ ֆոտոնների թույլ չափումներից:Պատկեր՝ քվանտային ֆիզիկա

Ի լրումն ալիքի ֆունկցիայի բոլոր հնարավոր կոնֆիգուրացիաների տարածության մեջ, դը Բրոլի-Բոմի տեսությունը պնդում է իրական կոնֆիգուրացիա, որը գոյություն ունի նույնիսկ չափելի չլինելու համար: Դրանում ալիքի ֆունկցիան սահմանված է երկու ճեղքերի համար, սակայն յուրաքանչյուր մասնիկ ունի հստակ սահմանված հետագիծ, որն անցնում է ուղիղ մեկ ճեղքով։ Դետեկտորի էկրանի վրա մասնիկի վերջնական դիրքը և այն ճեղքը, որով այն անցնում է, որոշվում են մասնիկի սկզբնական դիրքով: Այս սկզբնական դիրքն անհայտ է կամ անվերահսկելի է փորձարարի կողմից, ուստի հայտնաբերման օրինաչափության մեջ պատահականության տեսք կա:

1979 թվականին Քրիս Դյուդնին և Բիրբեկ քոլեջի գործընկերները մոդելավորեցին երկու ճեղքերով անցնող մասնիկների տեսական հետագծերը: Վերջին տասնամյակում փորձարարները համոզվեցին, որ նման հետագծեր գոյություն ունեն, թեև օգտագործելով բավականին հակասական մեթոդ, այսպես կոչված, թույլ չափում: Չնայած հակասություններին, փորձերը ցույց են տալիս, որ դե Բրոլի-Բոմի տեսությունը բացատրում է քվանտային աշխարհի վարքը:

Բիրքբեկ (Լոնդոնի համալսարան)- հետազոտություն և ուսումնական հաստատություներեկոյան ուսուցման ձևով, մասնագիտանալով տրամադրման մեջ բարձրագույն կրթություն... Մտնում է Լոնդոնի համալսարանի կազմի մեջ։

Այս չափումների վերաբերյալ էականն այն է, որ տեսությունը դիտորդների, չափումների կամ մարդկային մասնակցության կարիք չունի:

Այսպես կոչված փլուզման տեսությունները նշում են, որ ալիքային ֆունկցիաների փլուզումը տեղի է ունենում պատահականորեն: Որքան շատ մասնիկներ լինեն քվանտային համակարգում, այնքան ավելի հավանական է: Դիտորդները պարզապես արձանագրում են արդյունքը։ Վիեննայի համալսարանում Մարկուս Արնդտի թիմը փորձարկեց այս տեսությունները՝ ավելի ու ավելի մեծ մասնիկներ ուղարկելով ճեղքերի միջով: Փլուզման տեսությունները ասում են, որ երբ նյութի մասնիկները դառնում են ավելի զանգվածային, քան որոշակի ինդեքսը, նրանք չեն կարող մնալ քվանտային դաշտում, որն անցնում է միաժամանակ երկու ճեղքերով, դա կկործանի միջամտության օրինաչափությունը: Արնդտի թիմը ճեղքերի միջով ուղարկեց ավելի քան 800 ատոմ ունեցող մասնիկ, և լույսի ինտենսիվության վերաբաշխում տեղի ունեցավ: Կրիտիկական արժեքի որոնումները շարունակվում են։

Ռոջեր Պենրոուզն ունի փլուզման տեսության իր տարբերակը՝ որքան մեծ է քվանտային դաշտում գտնվող օբյեկտի զանգվածը, այնքան ավելի արագ է այն անցնում մի վիճակից մյուսը՝ գրավիտացիոն անկայունության պատճառով: Կրկին, սա տեսություն է, որը չի պահանջում մարդու միջամտություն: Գիտակցությունը դրա հետ կապ չունի։ Սանտա Բարբարայի Կալիֆորնիայի համալսարանի Դիրկ Բումեյսթերը փորձարկում է Փենրոուզի գաղափարը Յունգի փորձով։

Հիմնականում գաղափարն այն է, որ ոչ միայն ստիպել ֆոտոնին անցնել երկու ճեղքերով, այլև ճեղքերից մեկը դնել սուպերպոզիցիային՝ միաժամանակ երկու տեղով: Ըստ Փենրոուզի, տեղահանված ճեղքը կամ կմնա սուպերպոզիցիային, կամ կփլուզվի, երբ ֆոտոնն անցնի, ինչի արդյունքում կառաջանան տարբեր տեսակի միջամտությունների ձևեր: Փլուզումը կախված կլինի ճեղքերի չափից: Բումեյսթերն աշխատել է այս փորձի վրա մեկ տասնամյակ և շուտով կկարողանա հաստատել կամ հերքել Փենրոուզի պնդումները։

Քվանտային համակարգիչը կբացահայտի գենետիկայի առեղծվածները

Եթե ​​որևէ հեղափոխական բան տեղի չունենա, այս փորձերը ցույց կտան, որ մենք դեռ չենք կարող հավակնել իրականության էության բացարձակ իմացությանը: Նույնիսկ եթե փորձերը մաթեմատիկական կամ փիլիսոփայական մոտիվացված լինեն։ Իսկ նյարդաբանների և փիլիսոփաների եզրակացությունները, ովքեր համաձայն չեն քվանտային տեսության էության հետ և պնդում են, որ տեղի է ունենում ալիքային ֆունկցիաների փլուզում, լավագույն դեպքում վաղաժամ են, իսկ վատագույն դեպքում՝ սխալ և միայն մոլորեցնում են բոլորին:

ԴԱՇՏԻ ՔՎԱՆՏԱՅԻՆ ՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆ.

1. Քվանտային դաշտեր ................. 300

2. Ազատ դաշտեր և մասնիկ-ալիքային դուալիզմ .................. 301

3. Դաշտերի փոխազդեցություն ......... 302

4. Խանգարումների տեսություն ............... 303

5. Տարաձայնություններ և վերանորմալացումներ ......... 304

6. Ուլտրամանուշակագույն ասիմպտոտիկներ և վերանորմալացման խումբ ......... 304

7. Չափորոշման դաշտեր .............. 305

8. Մեծ պատկերը ................ 307

9. Հեռանկարներ և մարտահրավերներ ........... 307

Դաշտի քվանտային տեսություն(QFT) անսահման մեծ թվով ազատության աստիճաններով (ռելյատիվիստական ​​դաշտեր) հարաբերական համակարգերի քվանտային տեսություն է, որը տեսական է։ միկրոմասնիկների նկարագրության հիմքը, նրանց փոխազդեցությունները և փոխակերպումները:

1. Քվանտային դաշտերՔվանտային (այլապես՝ քվանտացված) դաշտը դասական հասկացությունների մի տեսակ սինթեզ է։ այնպիսի ոլորտներ, ինչպիսիք են էլեկտրամագնիսական և քվանտային մեխանիկայի հավանականության դաշտերը: Ըստ ժամանակակից հասկացություններով, քվանտային դաշտը նյութի ամենահիմնական և ունիվերսալ ձևն է, որի հիմքում ընկած են նրա բոլոր հատուկ դրսևորումները: \ u200b \ u200b դասականի գաղափարը. դաշտը առաջացել է էլեկտրամագնիսականության տեսության խորքերում՝ Ֆարադեյ-Մաքսվելը և վերջապես բյուրեղացել է հատուկ ստեղծելու գործընթացում։ հարաբերականության տեսությունը, որը պահանջում էր մերժել եթերորպես նյութական կրող էլ–մագն. գործընթացները։ Այս դեպքում դաշտը պետք է համարել ոչ ձև շարժում k - l... միջավայր, բայց կոնկրետ. նյութի մի ձև, որն ունի շատ անսովոր հատկություններ: Ի տարբերություն մասնիկների՝ դասական։ դաշտը շարունակաբար ստեղծվում և ոչնչացվում է (արտանետվում և կլանվում է լիցքերով), ունի անսահման թվով ազատության աստիճան և տեղայնացված չէ սահմանման մեջ։ տարածություն-ժամանակի կետերը, բայց կարող են տարածվել դրանում՝ ազդանշան (փոխազդեցություն) փոխանցելով մի մասնիկից մյուսին չգերազանցող վերջավոր արագությամբ։ հետ... Քվանտային գաղափարների առաջացումը հանգեցրեց դասականի վերանայմանը: գաղափարներ n-ի արտանետման մեխանիզմի շարունակականության մասին և այն եզրակացության, որ այդ գործընթացները տեղի են ունենում դիսկրետ՝ էլեկտրամագնիսների քվանտների արտանետման և կլանման միջոցով: դաշտեր՝ ֆոտոններ։ Առաջացող հակասականը դասականի տեսանկյունից. ֆիզիկայի նկար երբ e - magn. դաշտը, ֆոտոնները համեմատվել են և որոշ երևույթներ մեկնաբանման ենթակա են միայն ալիքների առումով, իսկ մյուսները՝ միայն քվանտա հասկացության օգնությամբ, որը կոչվում է. ալիք-մասնիկ երկակիություն... Այս հակասությունը լուծվեց և հետևեց. Քվանտային մեխանիկայի գաղափարների կիրառումը ոլորտում. Դինամիկ փոփոխական e - magn. դաշտեր՝ պոտենցիալներ Ա , ժ եւ էլեկտրական լարում։ և մագն. դաշտերը Ե , Հ - դարձել են քվանտային օպերատորներ, որոնք ենթարկվում են սահմանմանը: փոխակերպման հարաբերություններև գործում է ալիքի ֆունկցիայի վրա (ամպլիտուդ, կամ վիճակի վեկտոր) համակարգ։ Այսպիսով, նոր ֆիզիկական առաջացավ. օբյեկտ - քվանտային դաշտ, որը բավարարում է դասականի հավասարումները: , բայց ունենալով քվանտային մեխանիկական իր արժեքները։ օպերատորներ. Քվանտային դաշտի ընդհանուր հայեցակարգի երկրորդ աղբյուրը y մասնիկի ալիքային ֆունկցիան էր ( x, t), դեպի դրախտը անկախ ֆիզիկական չէ: արժեքը, և մասնիկի վիճակի ամպլիտուդը. մասնիկի ֆիզիկական հետ կապված որևէ մեկի հավանականությունը: մեծություններն արտահայտվում են y-ով երկգծային արտահայտություններով: Այսպիսով, քվանտային մեխանիկայի մեջ յուրաքանչյուր նյութական մասնիկի հետ կապված էր նոր դաշտ՝ հավանականության ամպլիտուդների դաշտը։ y-f-ի հարաբերական ընդհանրացումը հանգեցրել է P. A. M. Dirac-ին (R. A. M. Dirac) դեպի y a էլեկտրոնի չորս բաղադրիչ ալիքային ֆունկցիան (a = 1, 2, 3, 4), որը փոխակերպվում է ըստ սպինորի ներկայացման: Լորենց խումբ... Շուտով հասկացվեց, որ ընդհանուր առմամբ յուրաքանչյուր գերատեսչություն. հարաբերական միկրոմասնիկը պետք է կապված լինի տեղական դաշտի հետ, որն իրականացնում է Լորենցի խմբի որոշակի ներկայացում և ունի ֆիզիկական. հավանականության ամպլիտուդի իմաստը. Ընդհանրացում հոգնակի գործին. մասնիկները ցույց տվեցին, որ եթե դրանք բավարարում են անտարբերելիության սկզբունքը ( նույնականացում սկզբունքի հետ), ապա քառաչափ տարածություն-ժամանակի մեկ դաշտը, որը օպերատոր է իմաստով, բավարար է բոլոր մասնիկները նկարագրելու համար։ Սա ձեռք է բերվում նոր քվանտային մեխանիկայի անցումով: դիտում - զբաղմունքի համարների ներկայացում (կամ երկրորդականի ներկայացում քվանտացում)... Այս կերպ ներմուծված օպերատորի դաշտը պարզվում է, որ ամբողջովին նման է քվանտացված էլեկտրամագնիսին: դաշտը՝ դրանից տարբերվելով միայն Լորենցի խմբի ներկայացման ընտրությամբ և, հնարավոր է, քվանտացման մեթոդով։ Նման է e - magn. դաշտ, այդպիսի դաշտը համապատասխանում է տվյալ տեսակի միանման մասնիկների ամբողջությանը, օրինակ՝ մեկ օպերատորին Դիրակի դաշտնկարագրում է տիեզերքի բոլոր էլեկտրոնները (և պոզիտրոնները): Այսպես է առաջանում բոլոր նյութի միասնական կառուցվածքի համընդհանուր պատկերը։ Դաշտերը և մասնիկները դասականով փոխարինելու համար: ֆիզիկոսները գալիս են միասնական ֆիզիկական: առարկաներ - քվանտային դաշտերքառաչափ տարածություն-ժամանակում՝ մեկական մասնիկների կամ (դասական) դաշտերի համար։ Ցանկացած փոխազդեցության տարրական ակտը մի քանիսի փոխազդեցությունն է: դաշտերը տարածություն-ժամանակի մի կետում, կամ, կորպուսուլյար լեզվով ասած, որոշ մասնիկների տեղական և ակնթարթային փոխակերպումը մյուսների: Դասական Նույն փոխազդեցությունը մասնիկների միջև գործող ուժերի տեսքով, պարզվում է, որ երկրորդական էֆեկտ է, որն առաջանում է փոխազդեցությունը կրող դաշտի քվանտների փոխանակման արդյունքում:
2. Ազատ դաշտեր և կորպուսկուլյար ալիքային դուալիզմՀամաձայն ընդհանուր ֆիզիկական. պատկերը համակարգված. QFT-ի ներկայացումը կարող է ուղարկվել ինչպես դաշտային, այնպես էլ կորպուսուլյար ներկայացուցչություններից: Դաշտային մոտեցման դեպքում նախ պետք է կառուցել համապատասխան դասականի տեսություն: դաշտը, այնուհետև այն ենթարկել քվանտացման [նման է էլեկտրամագնիսների քվանտացմանը. դաշտերը W. Heisenberg-ի և W. Pauli-ի կողմից] և, վերջապես, մշակել կորպուսուլյար մեկնաբանություն ստացված քվանտացված դաշտի համար: Այստեղ հիմնական նախնական հայեցակարգը լինելու է դաշտը և ա(Ն.Ս) (ինդեքս ահամարակալում է դաշտի բաղադրիչները), որոնք սահմանված են յուրաքանչյուր տարածություն-ժամանակային կետում x =(ct, x) եւ իրականացնելով կ - լ. Լորենցի խմբի բավականին պարզ ներկայացում: Հետագա տեսությունը կառուցվում է ամենահեշտ օգնությամբ Լագրանժյան ֆորմալիզմ;ընտրել տեղական [այսինքն. այսինքն, կախված միայն դաշտի բաղադրիչներից և ա(Ն.Ս) և դրանց առաջին ածանցյալները դմ և ա(Ն.Ս)=du a / dxմ = և ամ ( Ն.Ս) (m = 0, 1, 2, 3) մեկ կետում Ն.Ս] Պուանկարե-ինվարիանտ քառակուսի է (տես. Պուանկարե խումբ) Լագրանժյան L (x) = L (u a, dմ u բ) և սկսած նվազագույն գործողությունների սկզբունքըստացիր շարժման հավասարումները. Քառակուսային Լագրանժի համար դրանք գծային են. ազատ դաշտերը բավարարում են սուպերպոզիցիայի սկզբունքը: ուժով Ոչ մի թեորեմՍ–ի գործողության անփոփոխությունից յուրաքանչյուր մեկ պարամետրի նկատմամբ։ խումբը ենթադրում է մեկի պահպանում (ժամանակի անկախություն), որը բացահայտորեն նշվում է թեորեմով, ինտեգրալ ֆունկցիայով. և աև դմ u բ... Քանի որ Poincaré խումբն ինքնին 10 պարամետր է, QFT-ում պարտադիր պահվում են 10 քանակություններ, որոնք երբեմն կոչվում են ֆունտ: դինամիկ մեծություններ. քառաչափ տարածություն-ժամանակի չորս տեղաշարժերի նկատմամբ անփոփոխությունից հետևում է էներգիա-իմպուլս վեկտորի չորս բաղադրիչների պահպանումը. Ռմ, իսկ 4-տարածքում վեց պտույտների նկատմամբ անփոփոխությունը ենթադրում է անկյունային իմպուլսի վեց բաղադրիչների պահպանում՝ եռաչափ անկյունային իմպուլսի երեք բաղադրիչներ։ M i = 1/2 Ե ijk M jkեւ երեք այսպես կոչված. խթանում է N i = c - լ Մ 0ես(i, j, k = 1, 2, 3, Ե ijk- ամբողջությամբ հակասիմետրիկ տենզոր միավոր; գումարումը ենթադրվում է կրկնակի առաջացող ինդեքսների վրա): Խսիրով։ տեսակետ տասը ֆունտ. քանակները - Ռմ, М i, N i- էությունը խմբային գեներատորներՊուանկարե. Եթե ​​գործողությունը մնում է անփոփոխ, և երբ որոշ այլ շարունակական փոխակերպումներ, որոնք ներառված չեն Պուանկարեի խմբում, կատարվում են դիտարկվող դաշտում, փոխակերպումներ ինտ. սիմետրիա, - Նոյթերի թեորեմից հետևում է նոր պահպանված դինամիկայի գոյությունը։ քանակները. Այսպիսով, հաճախ ենթադրվում է, որ դաշտային ֆունկցիաները բարդ են և պարտադրում են հերմիտյան պայմանը Լագրանժի վրա (տես Բլ. Ճգնավոր օպերատոր) և պահանջում են գործողության անփոփոխությունը գլոբալ նկատմամբ չափիչի փոխարկում(ա փուլը կախված չէ Ն.Ս) և ա(Ն.Ս)""e iա և ա(Ն.Ս), և * ա(Ն.Ս)""ե - եսա և * ա(Ն.Ս): Հետո պարզվում է (Նոյթերի թեորեմի հետևանքով), որ լիցքը պահպանվում է

Հետեւաբար, բարդ գործառույթներ և ակարող է օգտագործվել գանձումը նկարագրելու համար: դաշտերը. Նույն նպատակին կարելի է հասնել՝ ընդլայնելով ինդեքսների կողմից անցած արժեքների շրջանակը ա, այնպես, որ նրանք ցույց են տալիս ուղղությունը իզոտոպում: տարածություն և պահանջում է անփոփոխության գործողություն՝ կապված դրա պտույտի հետ: Նկատի ունեցեք, որ Q լիցքը պարտադիր չէ, որ էլեկտրական լինի: լիցք, այն կարող է լինել դաշտի ցանկացած պահպանված բնութագիր, որը կապված չէ Պուանկարեի խմբի հետ, օրինակ, լեպտոնի թիվ, տարօրինակություն, բարիոնային թիվև այլն: Կանոնական քվանտացում, ըստ քվանտային մեխանիկայի ընդհանուր սկզբունքների, այն է, որ ընդհանրացված կոորդինատները [այսինքն. այսինքն՝ արժեքների (անսահման) շարք դաշտի բոլոր բաղադրիչների համար u 1 , . . ., u Նբոլոր կետերում xտարածություն ժամանակի ինչ-որ պահի տ(ավելի բարդ ներկայացման դեպքում՝ տիեզերանման հիպերմակերևույթի բոլոր կետերում s] և ընդհանրացված պահը p բ(x, տ) = դլ/դու բ(x, t) հայտարարվում են համակարգի պետական ​​ամպլիտուդի (վիճակի վեկտորի) վրա գործող օպերատորներ, որոնց վրա դրվում են փոխակերպման հարաբերություններ.

իսկ «+» կամ «-» նշանները համապատասխանում են քվանտացմանը՝ ըստ Ֆերմի - Դիրակի կամ Բոզ - Էյնշտեյնի (տես ստորև)։ Այստեղ Դ աբ - Kronecker խորհրդանիշ, դ ( x-y) - դելտա ֆունկցիաԴիրակ. Ժամանակի ընդգծված դերի և որոշակի հղման շրջանակի անխուսափելի հղումների պատճառով փոխակերպման հարաբերությունները (1) խախտում են տարածության և ժամանակի բացահայտ համաչափությունը, և հարաբերական անփոփոխության պահպանումը պահանջում է հատուկ: ապացույց. Բացի այդ, հարաբերությունները (1) ոչինչ չեն ասում կոմուտացիայի մասին: դաշտերի հատկությունները ժամանակային զույգ կետերում տարածություն-ժամանակում - նման կետերում դաշտերի արժեքները պատճառահետևանքային կախված են, և դրանց փոխադարձությունները կարող են որոշվել միայն շարժման հավասարումները լուծելով (1-ի հետ): Ազատ դաշտերի համար, որոնց համար շարժումները գծային են, նման խնդիրը լուծելի է ընդհանուր ձևով և հնարավորություն է տալիս հաստատել, և, առավել ևս, հարաբերականորեն սիմետրիկ ձևով, դաշտերի փոխակերպման հարաբերությունները երկու կամայական կետերում։ Ն.Սև ժամը.

Այստեղ D t - փոխակերպման ֆունկցիաՊաուլի - Յորդանա գոհացնող Քլայնը - Գորդոնի հավասարումը P аbբազմանդամ է, որն ապահովում է երկայնքով շարժման աջ կողմի (2) բավարարումը Ն.Սև ըստ ժամը, - D-Alamber օպերատոր, տդաշտի քվանտի զանգվածն է (այսուհետ՝ h = միավորների համակարգ հետ= 1): Ազատ մասնիկների հարաբերական քվանտային նկարագրության կորպուսուլյար մոտեցման մեջ մասնիկների վիճակի վեկտորները պետք է կազմեն Պուանկարեի խմբի անկրճատելի ներկայացումը։ Վերջինս ամրագրվում է՝ նշելով Casimir օպերատորների արժեքները (օպերատորներ, որոնք շարժվում են խմբի բոլոր տասը գեներատորներով. Ռմ Մ իև N i), որոնցից Պուանկարե խումբն ունի երկուսը։ Առաջինը քառակուսի զանգվածի օպերատորն է մ 2 =Ռմ Ռմ. ժամը մ 2 №0 երկրորդ Casimir օպերատորը սովորական (եռաչափ) պտույտի քառակուսին է, իսկ զրոյական զանգվածի դեպքում՝ ուղղաձիգության օպերատորը (պտույտի պրոյեկցիան շարժման ուղղությամբ): Սպեկտր մ 2-ը շարունակական է - զանգվածի քառակուսին կարող է ունենալ ցանկացած ոչ բացասական արժեք: արժեքներ, մքսան; սպինի սպեկտրը դիսկրետ է, այն կարող է ունենալ ամբողջ կամ կես ամբողջ թվային արժեքներ՝ 0, 1/2, 1, ... Բացի այդ, անհրաժեշտ է նաև նշել վիճակի վեկտորի վարքագիծը՝ կենտ թվով կոորդինատային առանցքներ արտացոլելիս։ . Եթե ​​այլ բնութագրեր չեն պահանջվում, ասում են, որ մասնիկը ներքին չունի։ ազատության աստիճաններ եւ կոչված. իսկապես չեզոք մասնիկ... Հակառակ դեպքում մասնիկը այս կամ այն ​​տեսակի լիցքեր ունի։ Ներկայացման ներսում մասնիկի վիճակը ֆիքսելու համար քվանտային մեխանիկայում անհրաժեշտ է սահմանել փոխադրման օպերատորների ամբողջական փաթեթի արժեքները: Նման հավաքածուի ընտրությունը հակասական է. ազատ մասնիկի համար հարմար է վերցնել նրա իմպուլսի երեք բաղադրիչ Ռև պտույտի նախագծումը լ s վրա k - l. ուղղությունը։ Այսպիսով, մեկ ազատ իսկապես չեզոք մասնիկի վիճակը լիովին բնութագրվում է թվերի նշանակմամբ t, l s, p x, p y, p z, s, որոնցից առաջին երկուսը սահմանում են ներկայացումը, իսկ հաջորդ չորսը սահմանում են դրա վիճակը։ Լիցքավորման համար։ ավելի շատ մասնիկներ կավելացվեն; դրանք նշանակենք t տառով։ Զբաղվածության թվերի ներկայացման մեջ ֆիքսված է միանման մասնիկների հավաքածուի վիճակը լրացնելով թվերը n p, s, t բոլոր մեկ մասնիկ վիճակներից (ներկայացումը բնութագրող ինդեքսները, որպես ամբողջություն, դուրս գրված չեն): Իր հերթին պետական ​​վեկտորը | n p, s, t> գրվում է ստեղծման օպերատորների վակուումային վիճակի | 0> (այսինքն՝ վիճակ, որում ընդհանրապես մասնիկներ չկան) գործողության արդյունքում։ a + (p, s, տ):

Ծննդաբերության օպերատորներ ա+ և հերմիտյան կոնյուգացիոն ոչնչացման օպերատորներ ա - բավարարել փոխակերպման հարաբերությունները

որտեղ «+» և «-» նշանները համապատասխանաբար համապատասխանում են Ֆերմի-Դիրակ և Բոզե-Էյնշտեյն քվանտացմանը, և լրացնող թվերը ճիշտ են: մասնիկների քանակի օպերատորների արժեքներով T. v., քվանտային թվերով մեկ մասնիկ պարունակող համակարգի վիճակի վեկտորը. էջ 1 , s 1, t 1; էջ 2 , ս 2, տ 2; ... ... ., գրվում է որպես

Տեսության տեղական հատկությունները հաշվի առնելու համար անհրաժեշտ է թարգմանել օպերատորները ա բհամակարգել ներկայացուցչությունը: Դասական փոխակերպումները հարմար է օգտագործել որպես f-tions։ հարմար ազատ դաշտի շարժման հավասարումների լուծումներ՝ թենզորային (կամ սպինոր) ինդեքսներով աև ինդեքս ներքին համաչափությունք. Այնուհետև կոորդինատային ներկայացման մեջ ստեղծման և ոչնչացման օպերատորները կլինեն.


Այնուամենայնիվ, այս օպերատորները դեռևս պիտանի չեն տեղական QFT կառուցելու համար. և՛ դրանց կոմուտատորը, և՛ հակակոմուտատորը համաչափ են Պաուլի-Հորդանան ֆունկցիային: Դ տ, և դրա դրական և բացասական հաճախականության մասերը Դ 6 մ(x-y)[D m = D + m + D - մ], որը տիեզերանման զույգ կետերի համար Ն.Սև ժամըմի անհետանալ. Տեղական դաշտ ստանալու համար անհրաժեշտ է կառուցել ստեղծման և ոչնչացման օպերատորների սուպերպոզիցիան (5): Իսկապես չեզոք մասնիկների համար դա կարելի է անել ուղղակիորեն՝ սահմանելով տեղական Լորենց-կովարիանտային դաշտը որպես
դուք ա(x)=դուք ա(+ ) (Ն.Ս) + և ա(-) (Ն.Ս). (6)
Բայց լիցքավորման համար: մասնիկները չեն կարող կատարվել այսպես՝ օպերատորները ա +տ և ա- t-ը (6)-ում կավելացնի մեկը, իսկ մյուսը կնվազեցնի լիցքը, և դրանց գծային համակցությունն այս առումով որոշակի արժեք չի ունենա: հատկությունները. Հետևաբար, տեղական դաշտի ձևավորման համար անհրաժեշտ է զուգակցել ստեղծման օպերատորների հետ ա +ոչ թե նույն մասնիկների, այլ նոր մասնիկների ոչնչացման օպերատորներ (մենք դրանք վերևում նշել ենք «թիլդով»), գիտակցելով Պուանկարեի խմբի նույն պատկերը, այսինքն՝ ունենալով նույն զանգվածը և սպինը, բայց տարբեր. լիցքի սկզբնական նշանից (բոլոր լիցքերի նշանները t) և գրեք.

Սկսած Պաուլիի թեորեմներԱյժմ հետևում է, որ ամբողջ թվային սպին դաշտերի համար, որոնց դաշտային ֆունկցիաները ապահովում են Լորենցի խմբի միանշանակ ներկայացում, ըստ Բոզե-Էյնշտեյնի քվանտավորման, կոմուտատորները [ և(Ն.Ս), և(ժամը)]_ կամ [ և(Ն.Ս), v *(ժամը)]_ համամասնությունը. f-tion Դ մ(x-y) և անհետանում են լուսային կոնից դուրս, մինչդեռ երկարժեք ներկայացումներ իրականացնող կիսաամբողջ թվային սպին դաշտերի համար նույնը ձեռք է բերվում հակակոմուտատորների համար [ և(Ն.Ս), և(ժամը)] + (կամ [ v(x), v * (y)] +) Ֆերմի - Դիրակի քվանտացմամբ։ F-lami (6) կամ (7)-ով արտահայտված կապը դաշտի Լորենց-կովարիանտային ֆունկցիաների միջև, որոնք բավարարում են գծային հավասարումները. ևկամ v, v* և անշարժ քվանտային մեխանիկայում ազատ մասնիկների ստեղծման և ոչնչացման օպերատորները: պետությունները ճշգրիտ mat. մասնիկ-ալիքային դուալիզմի նկարագրությունը. Օպերատորների կողմից «գեներացված» նոր մասնիկները, առանց որոնց հնարավոր չէր կառուցել տեղական դաշտեր (7), կոչվում են բնօրինակի համեմատ. հակամասնիկներ... Յուրաքանչյուր լիցքի համար հակամասնիկի գոյության անխուսափելիությունը. մասնիկներ - մեկը Չ. Ազատ դաշտերի քվանտային տեսության եզրակացությունները.
3. Դաշտերի փոխազդեցությունՀամամասնությունների ազատ դաշտի (6) և (7) լուծումները: Անշարժ վիճակներում մասնիկների ստեղծման և ոչնչացման օպերատորները, այսինքն՝ նրանք կարող են նկարագրել միայն իրավիճակներ, երբ մասնիկների հետ ոչինչ չի պատահում: Դիտարկելու համար նաև այն դեպքերը, երբ որոշ մասնիկներ ազդում են ուրիշների շարժման վրա կամ վերածվում ուրիշների, անհրաժեշտ է շարժման հավասարումները դարձնել ոչ գծային, այսինքն՝ դաշտերում քառակուսի տերմիններից բացի Լագրանժականում ներառել նաև ավելի բարձր թվերով. աստիճաններ։ Մինչ այժմ մշակված տեսության տեսանկյունից նման փոխազդեցությունը Լագրանժ L intկարող է լինել դաշտերի և դրանց առաջին ածանցյալների ցանկացած ֆունկցիա, որը բավարարում է միայն մի շարք պարզ պայմաններ. 1) փոխազդեցության տեղայնությունը, որը պահանջում է. L int(x) կախված է decomp. դաշտերը և ա(Ն.Ս) և դրանց առաջին ածանցյալները միայն ժամանակի մի կետում Ն.Ս; 2) հարաբերական ինվարիանտություն՝ կտրվածքի կատարման համար L intպետք է լինի սկալար Լորենցի փոխակերպումների վերաբերյալ. 3) ինվարիանտություն ներքին համաչափության խմբերից փոխակերպումների դեպքում, եթե այդպիսիք կան, դիտարկվող մոդելում: Բարդ դաշտեր ունեցող տեսությունների համար սա ներառում է, մասնավորապես, պահանջները, որ Լագրանժյանը հերմիտ է և անփոփոխություն՝ կապված նման տեսություններում թույլատրելի չափիչ փոխակերպումների հետ: Բացի այդ, կարելի է պահանջել, որ տեսությունը լինի անփոփոխ՝ կապված որոշակի դիսկրետ փոխակերպումների, օրինակ տարածական ինվերսիա P, ժամանակի հակադարձ Տև լիցքավորման զուգավորում Գ(մասնիկների փոխարինումը հակամասնիկներով): Ապացուցված ( CPT թեորեմ) որ 1) -3) պայմանները բավարարող ցանկացած փոխազդեցություն պետք է անպայմանորեն անփոփոխ լինի միևնույն ժամանակի նկատմամբ: կատարելով այս երեք դիսկրետ փոխակերպումները: 1) -3) պայմանները բավարարող Լագրանժի փոխազդեցությունների բազմազանությունը նույնքան լայն է, որքան, օրինակ, Լագրանժի ֆունկցիաների բազմազանությունը դասականում։ մեխանիկա, և ըստ սահմանման. QFT-ի զարգացման փուլում թվում էր, թե տեսությունը պատասխան չի տալիս այն հարցին, թե ինչու են դրանցից մի քանիսը, իսկ մյուսները՝ ոչ, իրականանում բնության մեջ։ Սակայն գաղափարի ծնունդից հետո վերանորմալացումներՈւլտրամանուշակագույն ճառագայթման տարաձայնությունները (տես ստորև Բաժին 5) և դրա փայլուն իրականացումը քվանտային էլեկտրադինամիկա(QED)՝ փոխազդեցությունների գերակշռող դասը, որը վերանորմալացվում է, առաջացել է։ Պայման 4) - վերանորմալիզացիան պարզվում է, որ շատ սահմանափակող է, և դրա ավելացումը պայմաններին 1) -3) թողնում է միայն փոխազդեցություն L intԴիտարկվող դաշտերում ցածր աստիճանի բազմանդամների ձևը և ցանկացած բարձր պտույտի դաշտերը ընդհանրապես բացառվում են քննարկումից: Այսպիսով, փոխազդեցությունը վերանորմալացվող QFT-ում թույլ չի տալիս՝ ապշեցուցիչ տարբերությամբ դասականից: և քվանտային մեխանիկա՝ ոչ կամայական ֆունկցիաներ. հենց որ դաշտերի որոշակի խումբ ընտրվի, կամայականությունը L intսահմանափակվում է ֆիքսված թվով փոխազդեցության հաստատուններ(միացման հաստատուններ): ur-ny KTP-ի ամբողջական համակարգ՝ փոխազդեցությամբ (in Հայզենբերգի ներկայացուցչություն) կազմում են շարժման հավասարումները, որոնք ստացվել են ամբողջական Լագրանժյանից (դիֆերենցիալ հավասարումների զուգակցված համակարգ մասնակի ածանցյալներում՝ փոխազդեցության և ինքնագործողության ոչ գծային տերմիններով) և կանոնական։ փոխակերպման հարաբերություններ (1). Նման խնդրի ճշգրիտ լուծումը կարելի է գտնել միայն փոքր քանակությամբ ֆիզիկապես ցածր պարունակության մեջ: դեպքեր (օրինակ՝ որոշակի մոդելների համար երկչափ տարածություն-ժամանակում): Մյուս կողմից՝ կանոնական։ փոխակերպման հարաբերությունները խախտում են, ինչպես արդեն նշվեց, բացահայտ հարաբերական համաչափությունը, որը վտանգավոր է դառնում, եթե ճշգրիտ լուծման փոխարեն բավարարվում է մոտավորով։ Հետեւաբար, գործնական. (1) ձևով քվանտացման արժեքը փոքր է: Նաիբ. բաշխումը KTP-ում ստացավ մի մեթոդ, որը հիմնված էր անցման վրա փոխազդեցության ներկայացում, կ–ռոմ դաշտերում և ա (x) բավարարում է ազատ դաշտերի շարժման գծային հավասարումները, և փոխազդեցության և ինքնագործողության ողջ ազդեցությունը փոխանցվում է Ф վիճակի ամպլիտուդության ժամանակավոր էվոլյուցիայի վրա, որն այժմ հաստատուն չէ, բայց փոխվում է հավասարման համաձայն. Շրյոդինգերի ուր-ի տեսակը.

ընդ որում Համիլտոնյանըփոխազդեցություններ Հ ինտ(տ) այս ներկայացման մեջ կախված է ժամանակից՝ դաշտերի միջոցով և a (x)հնազանդվելով ազատ հավասարումներին և հարաբերական-կովարիանտային փոխակերպման հարաբերություններին (2); Այսպիսով, պարզվում է, որ ավելորդ է բացահայտորեն օգտագործել կանոնական: անջատիչներ (1) փոխազդող դաշտերի համար: Փորձի հետ համեմատության համար տեսությունը պետք է լուծի մասնիկների ցրման խնդիրը, որի ձևակերպման մեջ ենթադրվում է, որ ասիմպտոտիկ, տ"" -: (+ :) համակարգը գտնվում էր անշարժ վիճակում (կգա անշարժ վիճակի) Ф_: (Ф + :), և Ф b: այնպիսին են, որ դրանցում մասնիկները չեն փոխազդում մեծ փոխադարձ հեռավորությունների պատճառով ( տես նաեւ Ադիաբատիկ վարկած), այնպես որ մասնիկների բոլոր փոխադարձ ազդեցությունը տեղի է ունենում միայն վերջավոր ժամանակներում t = 0-ի մոտ և փոխակերպում Ф_:-ի Ф +: = Ս F_: Օպերատոր Սկանչեց ցրման մատրիցա(կամ Ս- մատրիցա); իր մատրիցային տարրերի քառակուսիների միջոցով

արտահայտված են տվյալ սկզբից անցումների հավանականությունները. նշում է Ֆ եսորոշակի վերջնական վիճակում Ֆ զ, այսինքն էֆ. հատվածի քայքայումը. գործընթացները։ Դա., Ս-մատրիցան թույլ է տալիս գտնել ֆիզիկական հավանականությունները: գործընթացները առանց խորանալու ժամանակի էվոլյուցիայի մանրամասների մեջ, որոնք նկարագրված են ամպլիտուդի Ֆ ( տ): Այնուամենայնիվ Ս- մատրիցը սովորաբար կառուցվում է ելնելով հավասարումից (8), որն ընդունում է պաշտոնական լուծում կոմպակտ ձևով.
.

օգտագործելով օպերատորը Տժամանակագրական կարգ, որը դասավորում է բոլոր դաշտային օպերատորներին ժամանակի նվազման կարգով t = x 0 (տես. Ժամանակագրական աշխատանքԱրտահայտությունը (10), սակայն, բավականին խորհրդանշական է։ ընթացակարգի արձանագրման հաջորդականությունը (8) հավասարման ինտեգրում -ից մինչև +՝ անսահման փոքր ժամանակային ընդմիջումներով ( տ, տ+ Դ տ), օգտագործելի լուծում չէ: Դա երևում է առնվազն նրանից, որ մատրիցային տարրերի (9) սահուն հաշվարկման համար անհրաժեշտ է ցրման մատրիցը ներկայացնել ոչ թե ժամանակագրական, այլ ձևով. նորմալ արտադրանք, որտեղ ստեղծման բոլոր օպերատորները գտնվում են ոչնչացման օպերատորներից ձախ կողմում։ Մի ստեղծագործությունը մյուսի վերածելու խնդիրն իսկական դժվարություն է և հնարավոր չէ լուծել իր ընդհանուր տեսքով:
4. Խանգարումների տեսությունԱյդ իսկ պատճառով խնդիրը կառուցողականորեն լուծելու համար պետք է դիմել փոխազդեցության թույլ լինելու ենթադրությանը, այսինքն՝ փոխազդեցության փոքր լինելուն Լագրանժյան. L int... Ապա դուք կարող եք ընդլայնել ժամանակագրական: էքսպոնենցիալ (10) մի շարք արտահայտությամբ շեղումների տեսություն, և մատրիցային տարրերը (9) կարտացոլվեն շեղումների տեսության յուրաքանչյուր հաջորդականությամբ՝ մատրիցային տարրերով, ոչ ժամանակագրական: էքսպոնենցիալ և պարզ ժամանակագրական: Լագրանժյան փոխազդեցության համապատասխան քանակի արտադրանք.

(Ն.Ս- շեղումների տեսության կարգը), այսինքն՝ անհրաժեշտ կլինի նորմալ ձևի վերածել ոչ թե էքսպոնենցիալ, այլ որոշակի ձևի պարզ բազմանդամներ։ Այս խնդիրը գործնականում իրականացվում է տեխնոլոգիայի օգնությամբ Ֆեյնմանի դիագրամներև Ֆեյնմանը կառավարում է. Ֆեյնմանի տեխնիկայում՝ յուրաքանչյուր բնագավառ և ա (x) բնութագրվում է իր պատճառահետևանքային Կանաչ ֆունկցիայով ( տարածողկամ բաշխման ֆունկցիա), Դ գ աա"(x-y), գծապատկերներում պատկերված է գծով, և յուրաքանչյուր փոխազդեցություն զուգավորման հաստատուն է և մատրիցային գործակից՝ համապատասխան անդամից L intցույց է տրված դիագրամում գագաթնակետ... Ֆեյնմանի դիագրամի տեխնիկայի հանրաճանաչությունը, ի լրումն օգտագործման հեշտության, պայմանավորված է դրանց պարզությամբ: Դիագրամները հնարավորություն են տալիս, կարծես, անձամբ ներկայացնել մասնիկների տարածման (գծերի) և փոխակերպման (վերևներ) գործընթացները՝ սկզբում իրական: իսկ վերջնական վիճակները և վիրտուալը՝ միջանկյալ (ներքին գծերի վրա): Հատկապես պարզ արտահայտություններ են ստացվում ցանկացած պրոցեսի մատրիցային էլեմենտների համար շեղումների տեսության ամենացածր կարգով, որոնք համապատասխանում են այսպես կոչված. ծառի դիագրամներ, որոնք չունեն փակ օղակներ - իմպուլսային ներկայացմանը անցնելուց հետո դրանցում ընդհանրապես ինտեգրումներ չկան: Հիմնական համար QED գործընթացները, մատրիցային տարրերի նման արտահայտությունները ստացվել են վերջում QFT-ի առաջացման լուսաբացին: 20-ական թթ և պարզվեց, որ ողջամիտ համաձայնություն ունի փորձի հետ (համապատասխանության մակարդակը 10 - 2 -10 - 3 է, այսինքն ՝ նուրբ կառուցվածքի հաստատունի կարգի a): Այնուամենայնիվ, փորձեր հաշվարկել ճառագայթային ուղղումներ(այսինքն՝ ուղղումներ, որոնք կապված են ավելի բարձր մոտավորությունները հաշվի առնելու հետ) այս արտահայտությունների, օրինակ՝ Klein - Nishina - Tamm f-le (տես. Կլայն - Նիշին բանաձեւ) Compton ցրման համար, հանդիպեց կոնկրետ. դժվարություններ. Նման ուղղումները համապատասխանում են գծերի փակ օղակներով դիագրամներին վիրտուալ մասնիկներ, որոնց մոմենտը ամրագրված չէ պահպանության օրենքներով, և ընդհանուր ուղղումը հավասար է բոլոր հնարավոր մոմենտի ներդրումների գումարին։ Պարզվեց, որ շատ դեպքերում վիրտուալ մասնիկների մոմենտի ինտեգրալները, որոնք առաջանում են այս ներդրումների գումարումից, տարբերվում են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման տարածքում, այսինքն՝ ուղղումները ոչ միայն փոքր չեն, այլև անսահման: Ըստ անորոշության հարաբերակցության՝ մեծ իմպուլսները համապատասխանում են փոքր հեռավորություններին։ Հետեւաբար, կարելի է մտածել, որ ֆիզիկական. Տարբերությունների ակունքները գտնվում են փոխազդեցության տեղայնության հայեցակարգում: Այս առումով կարելի է խոսել e-մագնիսի անսահման էներգիայի հետ անալոգիայի մասին: կետային լիցքի դաշտ դասականում: էլեկտրադինամիկա.
5. Տարաձայնություններ և վերանորմալացումներՁևականորեն մաթեմատիկորեն, տարաձայնությունների տեսքը կապված է այն փաստի հետ, որ տարածողները D գ (x) եզակի (ավելի ճիշտ՝ ընդհանրացված) ֆունկցիաներ են, որոնք ունեն լուսային կոնի մոտակայքում x 2 ~ 0 եզակիություն բևեռների և դելտա ֆունկցիաների տիպի նկատմամբ Ն.Ս 2. Հետևաբար, դրանց արտադրանքները, որոնք առաջանում են մատրիցային տարրերում, որոնց փակ հանգույցները համապատասխանում են գծապատկերներին, վատ են սահմանված գորգով: տեսակետներ. Նման արտադրատեսակների իմպուլսային Ֆուրիեի փոխակերպումները կարող են գոյություն չունենալ, բայց - ֆորմալ առումով - արտահայտված իմպուլսային ինտեգրալների տարբերությամբ: Այսպես, օրինակ, Ֆեյնմանի ինտեգրալը
(որտեղ Ռ- ներք. 4-իմպուլս, կ- ինտեգրման իմպուլս), որը համապատասխանում է ամենապարզ մեկ օղակաձև դիագրամին երկու ներքինով: սկալյար գծեր (նկ.) գոյություն չունի:

Նա համամասնական է։ տարածողի Ֆուրիեի փոխակերպումը քառակուսի D գ (x) սկալյար դաշտի և լոգարիթմականորեն շեղվում է վերին սահմանի վրա (այսինքն՝ վիրտուալ իմպուլսների ուլտրամանուշակագույն շրջանում | կ| "":, այնպես, որ, օրինակ, եթե ինտեգրալը կտրված է վերին սահմանում՝ | կ| = L, ապա

որտեղ Ի con ( Ռ) վերջնական արտահայտությունն է։
Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման շեղումների խնդիրը լուծվեց (գոնե ֆիզիկապես ամենահետաքրքիր մեծությունների համար վերջնական արտահայտություններ ստանալու տեսանկյունից) երկրորդ կեսում։ 40-ական թթ հիմնված վերանորմալացման (վերանորմալացման) գաղափարի վրա: Վերջինիս էությունն այն է, որ դիագրամների փակ օղակներին համապատասխան քվանտային տատանումների անսահման ազդեցությունները կարելի է բաժանել գործոնների, որոնք ունեն համակարգի սկզբնական բնութագրերի ուղղումների բնույթ: Արդյունքում զանգվածները և միացման հաստատունները էփոխազդեցության պատճառով փոխվում են, այսինքն՝ վերանորմալացվում են: Այս դեպքում, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման շեղումների պատճառով, վերանորմալացնող հավելումները պարզվում են, որ անսահման մեծ են: Հետեւաբար, վերանորմալացման հարաբերությունները

մ 0 ""m = m 0 + Դ m = m 0 Զ մ (. . .),

է 0 ""g = g 0 + Դ g = g 0 Զ գ(. . .)

(որտեղ Զ մ, Զ գ- վերանորմալացման գործոնները) միացնող նախնական, այսպես կոչված. սերմերի զանգվածներ մ 0 և սերմերի լիցքեր (այսինքն՝ միացման հաստատունները) է 0 ֆիզիկականի հետ տ, գ, պարզվում է եզակի։ Անիմաստ անվերջ արտահայտությունների հետ գործ չունենալու համար ներդրվում է այս կամ այն ​​օժանդակը։ տարաձայնությունների կանոնակարգում(նման է (13)-ում օգտագործվող | կ| = Լ. Փաստարկներում (նշված է (14-ի աջ կողմերում էլիպսներով) ռադիազ. փոփոխություններ Դ մ, Դ է, ինչպես նաև վերանորմալացման գործոնները Զ ես, Բացի այդ Տ 0 և է 0-ը պարունակում է եզակի կախվածություններ օժանդակ պարամետրերից: կանոնավորացում։ Տարբերությունների վերացումը տեղի է ունենում վերանորմալացված զանգվածների և լիցքերի նույնականացման միջոցով մև էիրենց ֆիզիկականից։ արժեքներ։ Գործնականում, տարաձայնությունները վերացնելու համար, հաճախ օգտագործվում է նաև սկզբնական Լագրանժի մեջ ներմուծելու մեթոդը. հակատերմիններև արտահայտել Տ 0 և էՖիզիկական առումով լագրանժականում 0 մև է(14-ի) հակադարձ ֆորմալ հարաբերություններով։ Ընդլայնելով (14) տողերով՝ ըստ ֆիզիկականի: փոխազդեցության պարամետր.

Տ 0 = Տ + gM 1 + է 2 Մ 2 + ..., է 0 = է + է 2 Գ 1 + է 3 Գ 2 + ...,

ընտրել եզակի գործակիցներ Մ լ, Գ լայն է՝ ճշգրիտ փոխհատուցելու Ֆեյնմանի ինտեգրալներում առաջացող տարաձայնությունները։ QFT մոդելների դասը, որի համար նման ծրագիրը կարող է հետևողականորեն իրականացվել խաթարման տեսության բոլոր կարգերով, և որտեղ, այսինքն, բոլոր ուլտրամանուշակագույն շեղումները առանց բացառության կարող են «հեռացվել» զանգվածների և միացման հաստատունների վերանորմալացման գործակիցների մեջ, կոչվում է. վերանորմալացվող տեսությունների դաս. Այս դասի տեսություններում բոլոր մատրիցային տարրերը և Գրինի ֆունկցիաները որպես արդյունք արտահայտվում են ոչ եզակի ձևով ֆիզիկականի միջոցով: զանգվածներ, լիցքեր և կինեմատիկա։ փոփոխականներ. Հետևաբար, վերանորմալացվող մոդելներում, ցանկության դեպքում, կարելի է ամբողջությամբ վերացական լինել սերմերի պարամետրերից և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման տարաձայնություններից, որոնք դիտարկվում են առանձին, և ամբողջությամբ բնութագրել տեսական արդյունքները: հաշվարկները՝ նշելով ֆիզիկական վերջավոր թվով: զանգվածների և լիցքերի արժեքներ. Մատթ. այս հայտարարության հիմքն է Բոգոլյուբով - Պարասյուկի թեորեմվերանորմալացման մասին: Այն ենթադրում է մատրիցային տարրերի համար վերջավոր միարժեք արտահայտություններ ստանալու բավականին պարզ բաղադրատոմս՝ ձևակերպված այսպես կոչված ձևով։ R-գործողություններԲոգոլյուբով. Միևնույն ժամանակ, չվերանորմալացվող մոդելներում, որոնց օրինակն է այժմ չգործող ձևակերպումը չորս ֆերմիոնից բաղկացած տեղական Ֆերմի Լագրանժի տեսքով, հնարավոր չէ «բոլոր շեղումները հավաքել ագրեգատների մեջ», որոնք վերանորմալացնում են զանգվածներն ու լիցքերը: Renormalizable QFT մոդելները, որպես կանոն, բնութագրվում են առանց հարթության միացման հաստատուններով, լոգարիթմականորեն տարբերվող ներդրումներով միացման հաստատունների և ֆերմիոնների զանգվածների վերանորմալացմանը, ինչպես նաև քառակուսի շեղվող ճառագայթիչներով: ուղղումներ սկալյար մասնիկների զանգվածների նկատմամբ (եթե այդպիսիք կան): Նման մոդելների համար վերանորմալացման ընթացակարգի արդյունքում մենք ստանում ենք վերանորմալացված շեղումների տեսություն, եզրեր և ծառայում է որպես գործնականի հիմք։ հաշվարկներ։ Renormalized QFT մոդելներում կարևոր դեր են խաղում վերանորմալացված Գրինի ֆունկցիաները (հագնված տարածողներ) և գագաթային մասերորոնք ներառում են փոխազդեցության էֆեկտներ: Դրանք կարող են ներկայացվել տերմինների անսահման գումարներով, որոնք համապատասխանում են Ֆեյնմանի ավելի ու ավելի բարդ դիագրամներին ֆիքսված թվով և տեքստի տեսակով: տողեր։ Նման քանակությունների համար պաշտոնական սահմանումներ կարող են տրվել կամ միջոցով վակուումային միջիններըժամանակագրական դաշտային օպերատորների արտադրանքները փոխազդեցության և S-մատրիցի ներկայացման մեջ (որը համարժեք է ամբողջական, այսինքն՝ Հայզենբերգի, օպերատորների T-արտադրանքների վակուումային միջոցներին) կամ ֆունկցիոնալ ածանցյալների առումով։ գեներացնող ֆունկցիոնալ Z (J), արտահայտված այսպես կոչվածի միջոցով. ընդլայնված ցրման մատրիցա S ( Ջ), ֆունկցիոնալորեն կախված է օժանդակից: դասական աղբյուրները J a (x) դաշտեր և a (x)... QFT-ում ֆունկցիոնալների ստեղծման ֆորմալիզմը նման է վիճակագրական համապատասխան ֆորմալիզմին: ֆիզիկա. Այն թույլ է տալիս Ձեզ ստանալ ամբողջական Գրինի ֆունկցիաները և ur-tion ֆունկցիաները ֆունկցիոնալ ածանցյալներում. Շվինգերի հավասարումները, որից, իր հերթին, կարելի է ստանալ ինտեգրոդիֆերենցիալների անսահման շղթա։ ուր-նիյ - -Դայսոնի հավասարումներ... Վերջիններս նման են հարաբերակցության հավասարումների շղթայի: f-tsiy վիճակագրություն. ֆիզիկա.
6. Ուլտրամանուշակագույն ասիմպտոտիկներ և վերանորմալացման խումբԲարձր էներգիան սերտորեն կապված է QFT-ի ուլտրամանուշակագույն շեղումների հետ: վերանորմալացված արտահայտությունների ասիմպտոտիկա: Օրինակ՝ լոգարիթմ. Ֆեյնմանի ամենապարզ ինտեգրալի դիվերգենցիան (12): Ես (էջ) համապատասխանում է լոգարիթմին: ասիմպտոտիկներ

վերջավոր կանոնավորացված ինտեգրալ (13), ինչպես նաև համապատասխան վերանորմալացված արտահայտությունը։ Քանի որ առանց հարթության միացման հաստատուններով վերանորմալացվող մոդելներում շեղումները հիմնականում լոգարիթմական են: բնավորություն, ուլտրամանուշակագույն ասիմպտոտիկներ լ- հանգույցի ինտեգրալներ, որպես կանոն (բացառություն է կրկնակի լոգարիթմական ասիմպտոտիկա), այստեղ ունեն բնորոշ կառուցվածք ( gL)լ, որտեղ Լ= ln (- Ռ 2 / մ 2), էջ«մեծ» իմպուլս է, իսկ m-ը զանգվածի չափման որոշակի պարամետր է, որն առաջանում է վերանորմալացման գործընթացում։ Հետևաբար, բավական մեծ արժեքների համար | Ռ 2 | լոգարիթմի աճը փոխհատուցում է միացման հաստատունի փոքրությունը էև խնդիր է առաջանում ձևի մի շարքի կամայական տերմին որոշելը

և նման շարքի ամփոփում ( մի լմ- թվային գործակիցներ): Այս խնդիրների լուծումը հեշտացվում է մեթոդի կիրառմամբ վերանորմալացման խումբ, որը հիմնված է վերջավոր փոխակերպումների խմբային բնույթի վրա, որը նման է եզակի վերանորմալացման ֆ-լամներին (14) և Գրինի ֆունկցիաների ուղեկցող փոխակերպումներին։ Այսպիսով, հնարավոր է արդյունավետ կերպով ամփոփել Ֆեյնմանի դիագրամներից ստացված ներդրումների որոշակի անսահման հավաքածուներ և, մասնավորապես, ներկայացնել կրկնակի ընդարձակումները (15) միայնակների տեսքով.

որտեղ f-tions զ լունեն բնորոշ երկրաչափական տեսք: պրոգրեսիա կամ պրոգրեսիայի համակցություն իր լոգարիթմի և ցուցիչի հետ: Այստեղ շատ կարևոր է դառնում, որ դա կիրառելիության պայմանն է f-l տեսակը(15), որն ունի ձևը է<<1, gL<< 1-ը փոխարինվում է շատ ավելի թույլով. - այսպես կոչված. անփոփոխ գանձում, որն ամենապարզ (մեկ օղակաձև) մոտարկումով ունի գումարի երկրաչափական ձև։ առաջընթաց ըստ փաստարկի gL: (բ 1 - թվային գործակից): Օրինակ, QED-ում անփոփոխ լիցքը համաչափ է ֆոտոն տարածողի լայնակի մասի հետ դ, մեկ օղակի մոտարկումում պարզվում է, որ հավասար է

և հետ կ 2 / մ 2> 0 Լ= ln ( կ 2 / մ 2) + ես p ( կ- վիրտուալ ֆոտոնի 4 իմպուլս): Սա Ch-ի գումարը ներկայացնող արտահայտություն է։ ա (ա) ձևի լոգարիթմներ Լ)n, տիրապետում է այսպես կոչված. ուրվական բևեռ ժամը կ 2 = -m 2 е 3 p / a, այսպես կոչված, քանի որ դրա դիրքը և հատկապես մնացորդի նշանը հակասում են QFT-ի մի շարք ընդհանուր հատկությունների (արտահայտված, օրինակ. սպեկտրային ներկայացումֆոտոն տարածողի համար): Այս բևեռի առկայությունը սերտորեն կապված է այսպես կոչված խնդրի հետ. զրոյական լիցքավորում,Տ. այսինքն՝ վերանորմալացված լիցքը անհետանում է «սերմային» լիցքի վերջավոր արժեքով։ Ուրվական բևեռի տեսքի հետ կապված դժվարությունը երբեմն նույնիսկ մեկնաբանվում էր որպես ներքինի վկայություն: QED-ի անհամապատասխանությունը, և այս արդյունքի փոխանցումը տրադ. Հադրոնների ուժեղ փոխազդեցության վերականգնվող մոդելներ՝ որպես ամբողջ տեղական QFT-ի անհամապատասխանության ցուցում որպես ամբողջություն: Այնուամենայնիվ, նման կարդինալ եզրակացություններն արված հիման վրա f-l Ch. լոգարիթմ. մոտարկումներն ապացուցվեցին, որ հապճեպ էին։ Արդեն հաշվի առնելով «հաջորդական հիմնական» ներդրումները ~ a 2 (a Լ)մ, որը հանգեցնում է երկհանգույցի մոտավորության f-le-ին, ցույց է տալիս, որ բևեռի դիրքը նկատելիորեն տեղաշարժված է։ Ավելի ընդհանուր վերլուծություն վերանորմալացման մեթոդի շրջանակներում։ խումբը հանգեցնում է եզրակացության f-ly (16) կիրառելիության մասին միայն տարածաշրջանում այն է՝ շարքի այս կամ այն ​​վերսկսման հիման վրա «բևեռային հակասության» առկայության ապացուցման կամ հերքման անհնարինության մասին (15)։ Այսպիսով, ուրվական բևեռի երևույթի պարադոքսը (կամ վերանորմալացված լիցքի անհետացումը) պատրանքային է. հնարավոր կլինի որոշել, թե այս դժվարությունը իսկապես տեսականորեն երևում է միայն այն դեպքում, եթե մենք կարողանայինք միանշանակ արդյունքներ ստանալ ուժեղ միացման ոլորտում: Մինչ այդ, մնում է միայն այն եզրակացությունը, որ, ինչպես կիրառվել է spinor QED-ի նկատմամբ, խաթարման տեսությունը, չնայած a ընդլայնման պարամետրի անվերապահ փոքրությանը, տրամաբանորեն փակ տեսություն է: Այնուամենայնիվ, QED-ի համար այս խնդիրը կարելի է համարել զուտ ակադեմիական, քանի որ, ըստ (16)-ի, նույնիսկ հսկա էներգիաների դեպքում ~ (10 15 -10 16) GeV, որը համարվում է ժամանակակից: փոխազդեցությունների համակցման մոդելները, պայմանը չի խախտվում. Իրավիճակը քվանտային մեզոդինամիկայի մեջ շատ ավելի լուրջ էր թվում՝ նուկլեոնների ֆերմիոնային դաշտերի հետ կեղծսկալար մեզոնային դաշտերի փոխազդեցության տեսությունը, որը ներկայացվել էր ի սկզբանե։ 60-ական թթ միասնություն։ վերանորմալացվող ուժեղ փոխազդեցության մոդելի թեկնածու: Դրանում արդյունավետ զուգավորման հաստատունը սովորական էներգիաների դեպքում մեծ էր, և, ակնհայտորեն, ոչ կոմպետենտ հաշվի առնելը, ըստ շեղումների տեսության, հանգեցրեց նույն զրոյական լիցքի դժվարություններին: Նկարագրված բոլոր ուսումնասիրությունների արդյունքում կար մի փոքր հոռետեսական մեկը. տեսակետ վերանորմալացվող QFT-ների ապագա հեռանկարների վերաբերյալ: Զուտ տեսականով։ տեսակետը որակներ էին թվում: Նման տեսությունների բազմազանությունը աննշան է. ցանկացած վերանորմալացվող մոդելի համար փոխազդեցության բոլոր էֆեկտները՝ փոքր զուգակցման հաստատունների և չափավոր էներգիաների համար, սահմանափակված էին ազատ մասնիկների բնութագրերի աննկատ փոփոխությամբ և այն փաստով, որ նման մասնիկներ ունեցող վիճակների միջև առաջացել են քվանտային անցումներ, ամենացածր մոտարկման հավանականություններին, որոնց այժմ հնարավոր էր հաշվարկել (փոքր) ավելի բարձր ուղղումներ։ Խոշոր միացման հաստատունների կամ ասիմպտոտիկ մեծ էներգիաների համար գոյություն ունեցող տեսությունը, կրկին անկախ կոնկրետ մոդելից, անկիրառելի էր: Այս սահմանափակումները բավարարող միակ (իսկապես փայլուն) կիրառումը իրական աշխարհում QED-ն էր: Այս իրավիճակը նպաստեց ոչ Համիլտոնյան մեթոդների զարգացմանը (ինչպես աքսիոմատիկ դաշտի քվանտային տեսություն, հանրահաշվական մոտեցում KTP-ում, կառուցողական քվանտային դաշտի տեսություն): Մեծ հույսեր էին կապվում ցրման կապի մեթոդև հետազոտական ​​վերլուծական: S-մատրիցայի հատկությունները. Մն. հետազոտողները սկսեցին դժվարություններից ելք փնտրել հիմնականի վերանայման ճանապարհին։ դրույթները տեղական վերանորմալացման QFT օգնությամբ զարգացման ոչ կանոնական. ուղղություններ՝ ըստ էության ոչ գծային (այսինքն՝ ոչ բազմանդամ), ոչ տեղային, ոչ որոշակի (տես. Ոչ բազմանդամային դաշտի քվանտային տեսություններ, Ոչ տեղային քվանտային դաշտի տեսություն, անորոշ մետրիկ CTF-ում ընդհանուր իրավիճակի վերաբերյալ նոր տեսակետների աղբյուրը նոր տեսական բացահայտումն էր: փաստեր՝ կապված ոչ աբելյանի հետ չափիչ դաշտեր. 7. Կալիբրացիոն դաշտերՉափաչափի դաշտեր (ներառյալ ոչ աբելյան Young - Mills Fields) կապված են ինվարիանտության հետ որոշ խմբի նկատմամբ Գտեղական չափիչի փոխակերպումներ. Չափաչափի դաշտի ամենապարզ օրինակը էլեկտրամագնիսն է: դաշտ Ամ QED-ում՝ կապված աբելյան խմբի հետ U(լ). Անխախտ սիմետրիայի ընդհանուր դեպքում Յանգ-Միլս դաշտերը, ինչպես ֆոտոնը, ունեն զրոյական հանգիստ զանգված։ Դրանք փոխակերպվում են խմբի կից ներկայացման համաձայն Գ, կրում են համապատասխան ցուցանիշները Բ աբմ ( x) և հնազանդվել շարժման ոչ գծային հավասարումներին (գծայնացվելի է միայն աբելյան խմբի համար): Նրանց փոխազդեցությունը նյութի դաշտերի հետ կլինի չափիչ անփոփոխ, եթե ստացվի ածանցյալների երկարացմամբ (տես Բլ. Կովարիանտ ածանցյալ): դաշտի ազատ Լագրանժյանում և նույն անչափ հաստատունով է, որն ընդգրկված է դաշտի Լագրանժյան Վ... Նման է e - magn. դաշտ, Յանգ - Mills դաշտերը սահմանափակված համակարգեր են: Սա, ինչպես նաև անզանգված վեկտորային մասնիկների (ի լրումն ֆոտոնների) ակնհայտ բացակայությունը բնության մեջ, սահմանափակ է հետաքրքրությունը նման ոլորտների նկատմամբ, և ավելի քան 10 տարի դրանք համարվում էին ավելի շուտ էլեգանտ մոդել, որը ոչ մի կապ չունի իրական աշխարհի հետ։ . Իրավիճակը փոխվեց 2-րդ խաղակեսում. 60-ական թվականներին, երբ դրանք քվանտացվել են ֆունկցիոնալ ինտեգրման մեթոդով (տես. Ֆունկցիոնալ ինտեգրալ մեթոդ) և պարզեք, որ և՛ մաքուր զանգված չունեցող Yang-Mills դաշտը, և՛ ֆերմիոնների հետ փոխազդող դաշտը վերանորմալացվելի են: Հետագայում առաջարկվել է էֆեկտի օգտագործմամբ զանգվածների «փափուկ» ներմուծման մեթոդ այս դաշտեր. սիմետրիայի ինքնաբուխ խախտում... Դրա հիման վրա Հիգսի մեխանիզմըթույլ է տալիս զանգվածը փոխանցել Yang-Mills դաշտերի քվանտաներին՝ չխախտելով մոդելի վերանորմալացման հնարավորությունը: Այս հիման վրա, ի վերջո. 60-ական թթ ստեղծվել է թույլերի և էլեկտրամագնիսների վերանորմալացման միասնական տեսություն: փոխազդեցությունները (տես. Էլեկտրական թույլ փոխազդեցություն), որում թույլ փոխազդեցության կրիչները ծանր են (~ 80-90 ԳեՎ զանգվածներով) էլեկտրաթույլ համաչափության խմբի վեկտորաչափ դաշտերի քվանտա ( միջանկյալ վեկտորային բոզոններ Վ 6 և Զ 0 փորձնականորեն դիտարկվել է 1983 թվականին): Ի վերջո, սկզբում. 70-ական թթ պարզվել է, որ նկատվել է. ոչ աբելյան QFT-ի հատկություն - ասիմպտոտիկ ազատությունՊարզվեց, որ, ի տարբերություն մինչ այժմ ուսումնասիրված բոլոր վերանորմալացվող QFT-ների, Yang-Mills դաշտի համար և՛ մաքուր, և՛ փոխազդող սահմանափակումների հետ: ֆերմիոնների թիվը, Չ. լոգարիթմ. Անփոփոխ վճարում կատարվող ներդրումներն ունեն QED-ին նման ներդրումների նշանին հակառակ ընդհանուր նշան.

Ուստի սահմանային | կ 2 | «». Փոքր հեռավորությունների վրա փոխազդեցության ինքնաբացառման այս երևույթը (ասիմպտոտիկ ազատություն) հնարավորություն տվեց բնականորեն բացատրել ուժեղ փոխազդեցության չափիչ տեսության մեջ. քվանտային քրոմոդինամիկա(QCD) հադրոնների պարտոնի կառուցվածքը (տես. Պարտոններ), որը մինչ այդ դրսևորվել էր նուկլեոնների կողմից էլեկտրոնների խորապես անառաձգական ցրման փորձերում (տես Բ. Խորապես ոչ առաձգական գործընթացներ): QCD-ի համաչափության հիմքը խումբն է ՍՈՒ(3) s, գործող տարածության մեջ, այսպես կոչված. գունային փոփոխականներ. Վերագրվում են ոչ զրոյական գունավոր քվանտային թվեր քվարկներև գլյուոններ... Գույնի վիճակների առանձնահատկությունը նրանց աննկատելիությունն է ասիմպտոտիկ մեծ տարածական հեռավորությունների վրա: Միևնույն ժամանակ, փորձի մեջ հստակ դրսևորվող բարիոնները և մեզոնները գունային խմբի սինգլներ են, այսինքն՝ դրանց վիճակի վեկտորները չեն փոխվում գունային տարածության փոխակերպումների ժամանակ։ b նշանը շրջելիս [տես. (17) (16)]-ով ուրվական բևեռի դժվարությունը բարձր էներգիաներից դառնում է ցածր: Դեռևս հայտնի չէ, թե ինչ է տալիս QCD-ն սովորական էներգիաների համար (հադրոնների զանգվածների կարգի) - կա վարկած, որ հեռավորության աճի հետ (այսինքն, էներգիայի նվազումով) գունավոր մասնիկների միջև փոխազդեցությունն այնքան ուժեղ է աճում, որ հենց սա է. թույլ չի տալիս քվարկներին և գլյուոններին ցրվել / 10 - 13 սմ հեռավորության վրա (արգելափակման կամ սահմանափակման վարկած, տես. Գույնի պահպանումՄեծ ուշադրություն է դարձվում այս խնդրի ուսումնասիրությանը։ Այսպիսով, Yang-Mills դաշտերը պարունակող դաշտի քվանտային մոդելների ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ վերանորմալացվող տեսությունները կարող են ունենալ բովանդակության անսպասելի հարստություն: Մասնավորապես, միամիտ համոզմունքը, որ փոխազդող համակարգի սպեկտրը որակապես նման է ազատ համակարգի սպեկտրին, ոչնչացվեց և նրանից տարբերվում է միայն մակարդակի տեղաշարժով և, հնարավոր է, փոքր թվով կապված վիճակների տեսքով: Պարզվեց, որ փոխազդեցությամբ (հադրոններ) համակարգի սպեկտրը կարող է որևէ կապ չունենալ ազատ մասնիկների (քվարկներ և գլյուոններ) սպեկտրի հետ և, հետևաբար, նույնիսկ չի կարող որևէ ցուցում տալ դրա մասին: դաշտերը, թե ինչ սորտերի պետք է ներառվեն տարրական մանրադիտակի մեջ: Լագրանժյան. Այս էական հատկությունների հաստատում: առանձնահատկությունները և քանակների ճնշող մեծամասնությունը: QCD-ում հաշվարկները հիմնված են շեղումների տեսության հաշվարկների համակցության վրա՝ վերանորմալացման խմբի ինվարիանտության պահանջով: Այլ կերպ ասած, վերանորմալացման խմբի մեթոդը, վերանորմալացված շեղումների տեսության հետ մեկտեղ, դարձել է ժամանակակից դարաշրջանի հիմնական հաշվարկային գործիքներից մեկը։ ԿՏՊ. Դոկտ. KTP մեթոդ, որը ստացել է միջոցներ. 70-ականներից սկսած զարգացումը, հատկապես ոչ Աբելյան չափիչ դաշտերի տեսության մեջ, ինչպես արդեն նշվեց, մեթոդ է, որն օգտագործում է ֆունկցիոնալ ինտեգրալ մեթոդը և քվանտային մեխանիկայի ընդհանրացում է QFT-ին: ուղու ինտեգրալ մեթոդ. QFT-ում նման ինտեգրալները կարելի է համարել որպես համապատասխան դասականի միջին f-ly: արտահայտություններ (օրինակ՝ դասական Գրինի ֆունկցիան տվյալ արտաքին դաշտում շարժվող մասնիկի համար) դաշտի քվանտային տատանումների համար։ Սկզբում ֆունկցիոնալ ինտեգրալ մեթոդը QFT-ին փոխանցելու գաղափարը կապված էր հիմնական գործառույթների համար կոմպակտ փակ արտահայտություններ ստանալու հույսի հետ: Քվանտային դաշտի մեծություններ, որոնք հարմար են կառուցողական հաշվարկների համար: Սակայն պարզվեց, որ գորգի դժվարությունների պատճառով. բնավորություն, խիստ սահմանում կարելի է տալ միայն Գաուսի տիպի ինտեգրալներին, որոնք կարող են միայն ճշգրիտ հաշվարկներ կատարել: Հետևաբար, ֆունկցիոնալ ինտեգրալի ներկայացումը վաղուց համարվում էր որպես դաշտի քվանտային խանգարման տեսության կոմպակտ ձևական նշում։ Հետագայում (բացի հիմնավորման մաթեմատիկական խնդրից) նրանք սկսեցին օգտագործել այս ներկայացումը decomp-ում։ ընդհանուր բնույթի առաջադրանքներ. Օրինակ, ֆունկցիոնալ ինտեգրալի ներկայացումը կարևոր դեր է խաղացել Յանգ-Միլս դաշտերի քվանտացման և դրանց վերանորմալացման հնարավորության ապացուցման գործում։ Հետաքրքիր արդյունքներ են ստացվել՝ օգտագործելով ֆունկցիոնալ ֆունկցիոնալ ինտեգրալի հաշվարկման ընթացակարգը անցման եղանակը, նման է թամբի մեթոդին բարդ փոփոխականի ֆունկցիաների տեսության մեջ։ Մի շարք բավականին պարզ մոդելների համար, օգտագործելով այս մեթոդը, պարզվեց, որ դաշտի քվանտային մեծությունները, որոնք դիտարկվում են որպես միացման հաստատունի f-թյուններ. է, ունեն կետի մոտ է= 0 է եզակիություն բնորոշ տեսակի exp (- 1 / գ) և որ (սրա լրիվ համապատասխան) ​​գործակիցները f nուժային ընդարձակումներ Ս f n g nխաթարման տեսությունները մեծանում են Ն.Սֆակտորային: f n~n!. Այսպիսով, այն, ինչ սկզբում արտահայտվեց, կառուցողականորեն հաստատվեց։ 50-ական թթ լիցքի տեսության անվերլուծականության վարկածը։ Այս մեթոդի մեջ կարևոր դեր է խաղում վերլուծականը: ոչ գծային դասական լուծումներ. ur-ny, ունենալով տեղայնացված բնույթ ( սոլիտոններև - Էվկլիդեսյան տարբերակում - ակնթարթներ) և այն գործողությունները, որոնք նվազագույնը հասցնում են ֆունկցիոնալին: 2-րդ հարկում։ 70-ական թթ Ֆունկցիոնալ ինտեգրման մեթոդի շրջանակներում առաջացել է ոչ Աբելյան ջրաչափական դաշտերի հետազոտության ուղղությունը՝ այսպես կոչված. ուրվագիծը, k-poii-ում որպես արգումենտ քառաչափ կետերի փոխարեն Ն.ՍԴիտարկվում են Գ տարածության ժամանակի փակ ուրվագծերը: Այսպիսով, հնարավոր է մեկով կրճատել անկախ փոփոխականների բազմության չափը և մի շարք դեպքերում էապես պարզեցնել դաշտի քվանտային խնդրի ձևակերպումը (տես Բլ. Եզրագծային մոտեցում): Հաջողված ուսումնասիրություններն իրականացվել են թվային հաշվարկներով համակարգչային ֆունկցիոնալ ինտեգրալների վրա, որոնք մոտավորապես ներկայացված են բարձր բազմակի կրկնվող ինտեգրալների տեսքով: Նման ներկայացման համար դիսկրետ վանդակ է ներմուծվում կոնֆիգուրացիայի կամ իմպուլսային փոփոխականների սկզբնական տարածությունում: Նմանատիպ, ինչպես դրանք կոչվում են, «վանդակավոր հաշվարկներ» իրատեսական համար: մոդելները պահանջում են հատկապես բարձր հզորության համակարգիչների օգտագործում, ինչի արդյունքում դրանք նոր են սկսում հասանելի դառնալ։ Այստեղ, մասնավորապես, Մոնտե Կառլոյի մեթոդով իրականացվել է զանգվածների և անոմալ մեծությունների հուսադրող հաշվարկ։ հադրոնների պահեր՝ հիմնված քվանտային քրոմոդինամիկայի վրա։ տեսակետներ (տես. Ցանցային մեթոդ).
8. Մեծ պատկերըՄասնիկների աշխարհի և դրանց փոխազդեցության մասին նոր գաղափարների զարգացումը ավելի ու ավելի է բացահայտում երկու հիմնարար հիմքեր. միտումները. Սա, նախ, աստիճանական անցում է դեպի ավելի ու ավելի միջնորդավորված հասկացություններ և ավելի ու ավելի քիչ տեսողական պատկերներ. տեղային չափման համաչափություն, վերանորմալացման հրամայական, կոտրված սիմետրիաների գաղափար, ինչպես նաև համաչափության ինքնաբուխ խախտում, և գլյուոնների փոխարեն: իրականում դիտարկված հադրոնները, գույների աննկատելի քվանտային թիվը և այլն: Երկրորդ, օգտագործված մեթոդների և հասկացությունների զինանոցի բարդության հետ մեկտեղ, անկասկած դրսևորվում են երևույթների հիմքում ընկած սկզբունքների միասնության առանձնահատկությունները, թվում է. շատ հեռու են միմյանցից, և դրա հետևանքով նշանակում է. մեծ պատկերի պարզեցում. Երեք ցանց QFT մեթոդներով ուսումնասիրված փոխազդեցությունները ստացել են զուգահեռ ձևակերպում, որը հիմնված է տեղական չափիչի անփոփոխության սկզբունքի վրա: Renormalizable-ի հարակից հատկությունը հնարավորություն է տալիս քանակներին: էլեկտրամագնիսական, թույլ և ուժեղ փոխազդեցությունների ազդեցության հաշվարկը շեղումների տեսության մեթոդով։ (Քանի որ գրավիտացիոն փոխազդեցությունը կարող է ձևակերպվել նաև այս սկզբունքի հիման վրա, այն հավանաբար ունիվերսալ է:) Գործնականով: Խանգարումների տեսության հաշվարկները վաղուց հաստատվել են QED-ում (օրինակ՝ տեսության և փորձի համաձայնության աստիճանը աննորմալ մագնիսական պահէլեկտրոն Dm-ը Dm / m 0 ~ 10 - 10 է, որտեղ m 0-ը Բորի մագնետոնն է): Էլեկտրաթույլ փոխազդեցությունների տեսության մեջ նման հաշվարկները նույնպես ուշագրավ կանխատեսելիություն են ունեցել։ ուժը (օրինակ՝ զանգվածները ճիշտ են կանխատեսվել Վ 6 - և Զ 0 բոզոն): Վերջապես, QCD-ում, բավականաչափ բարձր էներգիաների և 4-իմպուլսային փոխանցումների շրջանում Q (| Q | 2/100 ԳեՎ 2), հիմնված վերանորմալացվող շեղումների տեսության վրա, ուժեղացված վերանորմալացման մեթոդով: խումբ, հնարավոր է քանակապես նկարագրել հադրոնային ֆիզիկայի երևույթների լայն շրջանակ։ Ընդլայնման պարամետրի անբավարար փոքրության պատճառով՝ այստեղ հաշվարկի ճշգրտությունը շատ բարձր չէ: Ընդհանուր առմամբ, կարելի է ասել, որ չնայած վերջի հոռետեսությանը. 50-ական թթ., Վերնորմալացված խանգարումների տեսության մեթոդը արդյունավետ է եղել, առնվազն չորս ֆունտից երեքի համար: փոխազդեցություններ. Միաժամանակ պետք է նշել, որ նայիբ. զգալի առաջընթացը, որը ձեռք է բերվել հիմնականում 60-80-ական թվականներին, վերաբերում է հենց դաշտերի (և մասնիկների) փոխազդեցության մեխանիզմի ըմբռնմանը։ Ձվերի հատկությունների և ռեզոնանսային վիճակների դիտարկման առաջընթացը առատ նյութ է տվել, ինչը հանգեցրել է նոր քվանտային թվերի (տարօրինակություն, հմայքը և այլն) հայտնաբերմանը և համապատասխան, այսպես կոչված, քվանտային թվերի կառուցմանը։ կոտրված սիմետրիա և համապատասխան մասնիկների տաքսոնոմիա: Սա իր հերթին խթան հաղորդեց շատերի ենթակառուցվածքի որոնմանը։ հադրոններ և, ի վերջո, QCD-ի ստեղծում: Արդյունքում, այնպիսի «50-ականները», ինչպիսիք են նուկլեոնները և պիոնները, դադարեցին լինել տարրական, և հնարավոր եղավ որոշել դրանց հատկությունները (զանգվածների արժեքներ, անոմալ մագնիսական մոմենտներ և այլն) քվարկների հատկությունների և քվարկների պարամետրերի միջոցով: գլյուոնային փոխազդեցություն. Սա ցույց է տալիս, օրինակ, իզոտոպային խանգարման աստիճանը։ զանգվածների տարբերությամբ դրսևորվող համաչափություն Դ Մգանձել և չեզոք մեզոններն ու բարիոնները մեկ իզոտոպում։ բազմապատիկ (օրինակ՝ p և n; Բնօրինակի փոխարեն, ժամանակակից տեսանկյունից, միամիտ է այն միտքը, որ այս տարբերությունը (շնորհիվ D թվային հարաբերության Մ/Մ~ a) էլեկտրամագնիս ունի. ծագում, համոզմունք առաջացավ, որ դա պայմանավորված է զանգվածային տարբերությամբ և- և դ- քվարկներ. Այնուամենայնիվ, նույնիսկ եթե քանակները հաջողված են: այս գաղափարի իրականացումն ամբողջությամբ լուծված չէ, այն միայն դեպի ներս է տեղափոխվում հադրոնային մակարդակից դեպի քվարկային մակարդակ: Նման կերպ փոխակերպվում է մյուոնի հին հանելուկի ձևակերպումը. «Ինչո՞ւ է անհրաժեշտ մյուոնը և ինչո՞ւ, լինելով էլեկտրոնի անալոգը, այն երկու հարյուր անգամ ավելի ծանր է նրանից»։ Այս հարցը, որը տեղափոխվում է քվարկ-լեպտոն մակարդակ, ձեռք է բերել մեծ ընդհանրություն և այլևս վերաբերում է ոչ թե զույգին, այլ երեքին. ֆերմիոնների սերունդներ, սակայն, չփոխեց նրա էությունը։ 9. Հեռանկարներ և մարտահրավերներԾրագրի հետ մեծ հույսեր էին կապվում այսպես կոչված. մեծ համախմբումփոխազդեցություններ - ուժեղ QCD փոխազդեցության միավորում էլեկտրաթույլ փոխազդեցության հետ 10 15 ԳեՎ և ավելի բարձր կարգի էներգիաներում: Այստեղ մեկնարկային կետը (տեսական) դիտարկումն է այն փաստի, որ էքստրապոլացիան f-ly (17) գերբարձր էներգիաների տարածաշրջանին ասիմպտոտիկ է։ ազատություն քրոմոդինամիկայի համար: QED-ի անփոփոխ լիցքի համար (16) տիպի հաստատունների և f-բյուրեղների միացումը հանգեցնում է նրան, որ այդ մեծությունները կարգի էներգիաներով | Q | = M X~ 10 15 բ 1 ԳեՎ համեմատվում են միմյանց հետ։ Համապատասխան արժեքները (ինչպես նաև էլեկտրաթույլ փոխազդեցության տեսության երկրորդ լիցքի արժեքը) պարզվում է, որ հավասար են. Հիմնադրամ. ֆիզիկական Վարկածն այն է, որ այս զուգադիպությունը պատահական չէ՝ ավելի մեծ էներգիաների շրջանում M X, կա որոշակի ավելի բարձր սիմետրիա, որը նկարագրված է խմբի կողմից Գ, որն ավելի ցածր էներգիաների դեպքում բաժանվում է դիտարկված համաչափությունների՝ զանգվածային տերմինների պատճառով, և սիմետրիաները խախտող զանգվածները կարգի են. M X... Միավորող խմբի կառուցվածքի մասին Գիսկ խախտման սիմետրիայի տերմինների բնույթը կարելի է կատարել decomp-ով: ենթադրություններ [naib. պարզ պատասխանն է G = SU(5 )], բայց որակներով։ տեսակետ Նաիբ. Ասոցիացիայի կարևոր առանձնահատկությունն այն է, որ հիմնադրամը. խմբի դիտում (դիտում - սյունակ): Գմիավորում է քվարկներն ու լեպտոնները ֆունտից: խմբային ներկայացումներ ՍՈՒ(3 )գև ՍՈՒ(2), որի արդյունքում վերևում գտնվող էներգիաների դեպքում M Xքվարկներն ու լեպտոնները դառնում են «հավասար»։ Նրանց միջև տեղական չափիչի փոխազդեցության մեխանիզմը պարունակում է վեկտորային դաշտեր խմբի կից ներկայացման մեջ (ներկայացում - մատրիցա). Գ, որոնց քվանտան գլյուոնների և էլեկտրաթույլ փոխազդեցության միջանկյալ բոզոնների հետ պարունակում է լեպտոններ և քվարկներ միացնող նոր վեկտորային մասնիկներ։ Քվարկները լեպտոնների վերածելու հնարավորությունը հանգեցնում է բարիոնների թվի չպահպանմանը: Մասնավորապես, պարզվում է, որ պրոտոնի քայքայումը թույլատրելի է, օրինակ, ըստ p "" e + + p 0 սխեմայի: Հարկ է նշել, որ համախմբման մեծ ծրագիրը մի շարք դժվարությունների է հանդիպել. Դրանցից մեկը զուտ տեսական է։ բնավորությունը (այսպես կոչված հիերարխիայի խնդիր - էներգիաների անհամաչափ մասշտաբների խախտման տեսությունների ավելի բարձր կարգերում պահպանելու անհնարինություն. M X~ 10 15 ԳեՎ եւ Մ Վ~ 10 2 ԳեՎ): Դոկտ. դժվարությունը կապված է փորձերի միջև եղած անհամապատասխանության հետ: պրոտոնի քայքայման վերաբերյալ տվյալներ տեսական. կանխատեսումներ. Ներկայիս զարգացման շատ խոստումնալից ուղղություն։ KTP-ն կապված է գերհամաչափություն, այսինքն՝ սիմետրիկությամբ փոխակերպումների նկատմամբ, որոնք «շփոթեցնում են» բոսոնային դաշտերը j ( Ն.Ս) (ամբողջ թվային սպին) ֆերմիոնային դաշտերով y ( x) (կես ամբողջ թվի սպին): Այս փոխակերպումները կազմում են մի խումբ, որը Պուանկարե խմբի ընդլայնումն է։ Խմբի համապատասխան գեներատորային հանրահաշիվը, Poincaré խմբի սովորական գեներատորների հետ միասին, պարունակում է սպինորային գեներատորներ, ինչպես նաև այդ գեներատորների հակակոմուտատորներ։ Գերհամաչափությունը կարելի է դիտել որպես Պուանկարեի խմբի ոչ տրիվիալ միություն int. սիմետրիաներ, միություն, որը հնարավոր է դարձել հանրահաշվում հակաաշխատող գեներատորների ընդգրկմամբ։ Տրված են գերհամաչափության խմբի՝ Ф գերդաշտի պատկերները գերտարածքներներառյալ, բացի սովորական կոորդինատներից Ն.Սհատուկ հանրահաշվական օբյեկտներ (այսպես կոչված գեներատորներ Գրասմանի հանրահաշիվինվոլյուցիայի հետ) հենց հակաշարժիչ տարրեր են, որոնք սպինորներ են Պուանկարե խմբի նկատմամբ: Ճշգրիտ հակակոմուտատիվության պատճառով դրանց բաղադրիչների բոլոր աստիճանները, սկսած երկրորդից, անհետանում են (համապատասխան Գրասմանի հանրահաշիվը կոչվում է nilpotent), հետևաբար գերդաշտերի ընդլայնումները հաջորդական առումով վերածվում են բազմանդամների։ Օրինակ՝ քիրալային (կամ վերլուծական) գերդաշտի ամենապարզ դեպքում՝ կախված սահմանումից։ հիմնված միայն q-ի վրա,

(s-ը Պաուլիի մատրիցն է) կլինի.

Հնարավորություններ Ա(Ն.Ս), y a ( Ն.Ս), Ֆ(x ) արդեն սովորական քվանտային դաշտեր են՝ սկալար, սպինոր և այլն, կոչվում են։ բաղադրիչ կամ բաղկացուցիչ դաշտեր: Բաղադրիչ դաշտերի տեսանկյունից գերդաշտը պարզապես կազմված է ըստ սահմանման: Կանոնները Բոզեի և Ֆերմիի սահմանափակ թվով դաշտերի հավաքածու են՝ սովորական քվանտացման կանոններով: Գերհամաչափ մոդելներ կառուցելիս նրանք պահանջում են, որ փոխազդեցությունները նույնպես անփոփոխ լինեն սուպերսիմետրիկ փոխակերպումների դեպքում, այսինքն՝ դրանք որպես ամբողջություն գերդաշտերի գերինվարիանտ արտադրյալներ են։ Սովորական տեսանկյունից դա նշանակում է բաղադրիչ դաշտերի, փոխազդեցությունների մի ամբողջ շարքի ներդրում, որոնց հաստատունները կամայական չեն, այլ կոշտ կապված են միմյանց հետ։ Սա հույս է բացում ճշգրիտ փոխհատուցման համար բոլոր կամ գոնե որոշ ուլտրամանուշակագույն շեղումների համար, որոնք ծագում են փոխազդեցության տարբեր անդամներից: Մենք շեշտում ենք, որ նման փոխհատուցում իրականացնելու փորձը պարզապես մի շարք ոլորտների և փոխազդեցությունների համար, որոնք սահմանափակված չեն խմբային պահանջներով, ապարդյուն կլինի, քանի որ երբ սահմանված փոխհատուցումը կկործանվի վերանորմալացման ժամանակ: Առանձնահատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում սուպերսիմետրիկ մոդելները, որոնք որպես բաղադրիչ պարունակում են ոչ Աբելյան չափիչ վեկտորային դաշտեր: Նման մոդելները, որոնք ունեն և՛ չափիչի համաչափություն, և՛ սուպերսիմետրիա, կոչվում են. գերծանրքաշային տրամաչափում: Գերաչափ մոդելներում նկատվում է. Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների շեղումների նվազեցման փաստը. Գտնվում են մոդելներ, որոնցում Լագրանժյան փոխազդեցությունը, արտահայտված լինելով բաղադրիչ դաշտերով, ներկայացված է արտահայտությունների գումարով, որոնցից յուրաքանչյուրը կարող է վերանորմալացվել առանձին և առաջացնում է լոգարիթմով շեղումների տեսություն: շեղումներ, սակայն, այն շեղումները, որոնք համապատասխանում են Ֆեյնմանի դիագրամների գումարին, տարբերվում են ներդրումներից: վիրտուալ սուպերդաշտի անդամները, չեղյալ համարեք միմյանց: Դիվերգենցիայի ամբողջական վերացման այս հատկությունը կարելի է զուգահեռ դնել սեփական արժեքների ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման դիվերգենցիայի աստիճանի նվազման հայտնի փաստին: Էլեկտրոնի զանգվածը QED-ում 1920-ականների վերջի սկզբնական ոչ կովարիանտ հաշվարկներից անցման ժամանակ։ իրականում ուղեկցող շեղումների տեսություն, որը հաշվի է առնում պոզիտրոնները միջանկյալ վիճակներում: Նմանությունը մեծանում է Ֆեյնմանի սուպերսիմետրիկ կանոնների կիրառման հնարավորությամբ, երբ նման տարաձայնություններ ընդհանրապես չեն երևում։ Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման շեղումների ամբողջական չեղարկումը շեղումների տեսության կամայական կարգերում, որը հաստատվել է մի շարք սուպերչափման մոդելների համար, տեսական հույսեր առաջացրեց: ֆոնդերի գերմիավորման հնարավորությունը. փոխազդեցություններ, այսինքն՝ այնպիսիք, որոնք կառուցված են՝ հաշվի առնելով գերհամաչափությունը, բոլոր չորս փոխազդեցությունների միավորումը, ներառյալ գրավիտացիոնը, որի համար ոչ միայն կվերանան «սովորական» քվանտային ձգողության չվերանորմալիզվող ազդեցությունները, այլև ամբողջովին միասնական փոխազդեցությունը զերծ կլինի ուլտրամանուշակագույն շեղումներից։ . Ֆիզ. գերմիավորումների ասպարեզը Պլանկի կարգի սանդղակներ են (էներգիաները ~ 10 19 ԳեՎ, Պլանկի երկարության կարգի հեռավորությունները Ռ Pl ~ 10 - 33 սմ): Այս գաղափարը կյանքի կոչելու համար դիտարկվում են գերճշտաչափման մոդելները՝ հիմնված գերդաշտերի վրա՝ դասավորված այնպես, որ մաքս. նրանց բաղկացուցիչ սովորական դաշտերի սպինը հավասար է երկուսի։ Համապատասխան դաշտը նույնացվում է գրավիտացիոն դաշտի հետ։ Նման մոդելները կոչվում են. գերծանրություն (տես. Գերծանրություն): Վերջնական գերծանրության կառուցման փորձերը օգտագործում են Մինկովսկու տարածությունների ավելի քան չորս չափումներ ունեցող, ինչպես նաև լարերի և գերլարերի հասկացությունը: Այլ կերպ ասած, «սովորական» տեղային QFT-ը Պլանկիից փոքր հեռավորությունների վրա վերածվում է միաչափ ընդլայնված օբյեկտների քվանտային տեսության, որոնք ներկառուցված են ավելի մեծ թվով չափերի տարածություններում: Այն դեպքում, երբ նման գերմիավորումը հիմնված է գերծանրության վրա: մոդելը, որի համար կապացուցվի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման տարաձայնությունների բացակայությունը, տեղի կունենա, այնուհետև կկառուցվի բոլոր չորս ֆունտի միասնական տեսությունը։ փոխազդեցություններ՝ զերծ անսահմանություններից: Այսպիսով, պարզվում է, որ ուլտրամանուշակագույն շեղումներ ընդհանրապես չեն առաջանա, և վերանորմալացման մեթոդով շեղումները վերացնելու ամբողջ ապարատը ավելորդ կլինի։ Ինչ վերաբերում է բուն մասնիկների բնույթին, ապա հնարավոր է, որ տեսությունը մոտենում է նոր որակների։ սահմանը, որը կապված է քվարկ-լեպտոնի մակարդակից բարձր տարրականության մակարդակի մասին գաղափարների առաջացման հետ: Խոսքը քվարկների և լեպտոնների ֆերմիոնների սերունդների խմբավորման և տարբեր սերունդների զանգվածների տարբեր մասշտաբների մասին հարցը բարձրացնելու առաջին փորձերի մասին է՝ քվարկներից և լեպտոններից ավելի տարրական մասնիկների գոյության կանխատեսման հիման վրա։ Լիտ.: Akhiezer A.I., Berestetskiy V.B., Quantum electrodynamics, 4th ed., M., 1981; Bogolyubov NN, III and r to about in DV, Introduction to theory of quantized fields, 4th ed., M., 1984; իրենցը, Քվանտային դաշտեր, Մ., 1980; Berestetsky V.B., Lifshits E.M., Pitaevsky L.P., Quantum electrodynamics, 2nd ed., M., 1980; Weisskopf V.F., Ինչպես մենք մեծացանք դաշտի տեսության հետ, թարգմ. անգլերենից, «UFN», 1982, v. 138, p. 455; Անդցիքսոն Կ., 3 յուբեր Ժ - Բ., Քվանտային դաշտի տեսություն, թարգմ. անգլերենից, t.1-2, M., 1984; Bogolyubov N.N., Logunov A.A., Oksak A.I., Todorov I.T., Քվանտային դաշտի տեսության ընդհանուր սկզբունքներ, Մ., 1987 թ. Բ.Վ.Մեդվեդև, Դ.Վ.Շիրկով.

Նկարագրում է տարրական մասնիկների փոխազդեցությունը՝ հիմնված քվանտացված ֆիզիկական դաշտի համընդհանուր հայեցակարգի վրա։ Ֆիզիկայի այս բաժնի հիման վրա ձևավորվեց դաշտի դասական տեսությունը, որն այսօր հայտնի է որպես Պլանկի հաստատուն։

Դիտողություն 1

Ուսումնասիրված կարգապահության հիմքում ընկած էր այն միտքը, որ բացարձակապես բոլոր տարրական մասնիկները դառնում են համապատասխան դաշտերի քվանտաներ։ Քվանտային դաշտ հասկացությունն առաջացել է ավանդական դաշտի, մասնիկների, դրանց սինթեզի, ինչպես նաև քվանտային տեսության շրջանակներում եզրակացությունների ձևավորման հիման վրա։

Դաշտի քվանտային տեսությունը գործում է որպես անսահման թվով ազատության աստիճան ունեցող տեսություն։ Դրանք նաև կոչվում են ֆիզիկական դաշտեր։ Քվանտային տեսության սուր խնդիր էր միասնական տեսության ստեղծումը, որը կմիավորեր բոլոր քվանտային դաշտերը։ Ներկայիս տեսության մեջ ամենահիմնական դաշտերն այն դաշտերն են, որոնք կապված են կառուցվածք չունեցող հիմնարար մասնիկների հետ: Այս միկրոմասնիկները քվարկներ և լեպտոններ են, ինչպես նաև դաշտեր, որոնք կապված են չորս հիմնարար փոխազդեցությունների քվանտա կրիչների հետ։ Հետազոտություններ են կատարվում միջանկյալ բոզոնների, գլյուոնների և ֆոտոնների հետ։

Քվանտային տեսության մասնիկներ և դաշտեր

Ավելի քան հարյուր տարի առաջ ծնվեցին ատոմային ֆիզիկայի հիմնական հասկացությունները, որոնք ժամանակի ընթացքում շարունակվեցին քվանտային ֆիզիկայում՝ ձևակերպելով դաշտի տեսությունը։ Տարբերակել դասական տեսության երկակիությունը. Կազմավորվել է 20-րդ դարի սկզբին։ Այն ժամանակ մասնիկները համարվում էին էներգիայի փոքր կտորներ, որոնք առաջացնում էին նյութ։ Նրանք բոլորը շարժվել են դասական մեխանիկայի հայտնի օրենքներով, որոնք նախկինում մանրամասն նկարագրել է իր աշխատություններում բրիտանացի գիտնական Իսահակ Նյուտոնը։ Այնուհետև Ֆարադեյն ու Մաքսվելն իրենց ձեռքն ունեին հետագա հետազոտության մեջ: Նա ձևավորեց էլեկտրամագնիսական դաշտի դինամիկայի օրենքները։

Միևնույն ժամանակ, Պլանկն առաջին անգամ ֆիզիկական գիտության մեջ ներմուծեց մասի, քվանտի և ճառագայթման հասկացությունը՝ ջերմային ճառագայթման օրենքները բացատրելու համար։ Այնուհետև ֆիզիկոս Ալբերտ Էյնշտեյնը ընդհանրացրեց Պլանկի այս գաղափարը ճառագայթման դիսկրետության մասին։ Նա ենթադրեց, որ նման դիսկրետությունը կապված չէ ճառագայթման և նյութի փոխազդեցության հատուկ մեխանիզմի հետ, այլ բնորոշ է հենց էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ներքին մակարդակին: Էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը քվանտան է: Նման տեսությունները շուտով ստացան փորձնական հաստատում։ Դրանց հիման վրա բացատրվեցին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի օրինաչափությունները։

Նոր բացահայտումներ և տեսություններ

Մոտավորապես 50 տարի առաջ մի շարք նոր սերնդի ֆիզիկոսներ փորձեցին նմանատիպ մոտեցում կիրառել գրավիտացիոն փոխազդեցությունը նկարագրելու համար: Նրանք ոչ միայն մանրամասն նկարագրել են մոլորակի պայմաններում տեղի ունեցող բոլոր գործընթացները, այլեւ իրենց տեսակետներն ուղղել Տիեզերքի ծագման խնդիրների շուրջ՝ ձեւակերպելով Մեծ պայթյունի տեսությունը։

Դաշտի քվանտային տեսությունը դարձել է քվանտային մեխանիկայի ընդհանրացում։ Քվանտային մեխանիկան վերջապես դարձավ ատոմի ամենակարևոր խնդիրը հասկանալու բանալին, այդ թվում՝ այլ գիտնականների համար միկրոաշխարհի առեղծվածները հետաքննելու դռները բացելու համար:

Քվանտային մեխանիկան թույլ է տալիս նկարագրել էլեկտրոնների, պրոտոնների և այլ մասնիկների շարժումը, բայց ոչ դրանց առաջացումը կամ ոչնչացումը: Պարզվեց, որ դրա կիրառումը ճիշտ է միայն այն համակարգերի նկարագրության համար, որոնցում մասնիկների թիվը մնում է անփոփոխ։ Ապացուցվել է լիցքավորված մասնիկների կողմից էլեկտրամագնիսական ալիքների արտանետման և կլանման էլեկտրադինամիկայի ամենահետաքրքիր խնդիրը։ Սա համապատասխանում է ֆոտոնների արտադրությանը կամ ոչնչացմանը: Պարզվեց, որ տեսությունը դուրս է իր հետազոտության շրջանակներից։

Նախնական գիտելիքների հիման վրա սկսեցին մշակվել այլ տեսություններ: Այսպիսով, Ճապոնիայում քվանտային էլեկտրադինամիկան առաջ քաշվեց որպես վերջին տարիների գիտական ​​գործունեության ամենախոստումնալից և ճշգրիտ ուղղություն: Հետագայում մշակվեցին քրոմոդինամիկայի ուղղությունը և էլեկտրաթույլ փոխազդեցությունների քվանտային տեսությունը։

Դաշտի քվանտային տեսությունը հիմնական է համարում հետևյալ տեսությունները.

• ազատ դաշտեր և ալիք-մասնիկ դուալիզմ;
• դաշտերի փոխազդեցություն;
• խանգարման տեսություն;
• տարաձայնություն և վերանորմալացում;
• ֆունկցիոնալ ինտեգրալ։

Քվանտացված ազատ դաշտն ունի ազատ էներգիայի պաշար և կարող է այն տալ որոշակի մասերում: Երբ դաշտի էներգիան նվազում է, դա ինքնաբերաբար նշանակում է մեկ այլ հաճախականության մեկ ֆոտոնի անհետացում: Տեղի է ունենում դաշտի անցում մեկ այլ վիճակի՝ ֆոտոնի մեկ միավորի նվազումով։ Նման հաջորդական անցումներից հետո արդյունքում ձևավորվում է մի վիճակ, որտեղ ֆոտոնների թիվը զրո է։ Դաշտի կողմից էներգիայի վերադարձն անհնար է դառնում։

Դաշտը կարող է գոյություն ունենալ վակուումային վիճակում։ Այս տեսությունը լիովին պարզ չէ, բայց այն լիովին հիմնավորված է ֆիզիկական տեսանկյունից։ Վակուումային վիճակում գտնվող էլեկտրամագնիսական դաշտը չի կարող էներգիայի մատակարար լինել, բայց վակուումը չի կարող որևէ կերպ դրսևորվել:

Սահմանում 1

Ֆիզիկական վակուումը անհրաժեշտ և նշանակալի հատկություններով վիճակ է, որն արտահայտվում է իրական գործընթացներում։

Սա ճիշտ է այլ մասնիկների համար: Եվ դա կարող է ներկայացվել որպես այս մասնիկների և դրանց դաշտերի ամենացածր էներգիայի դիրքը: Փոխազդող դաշտերը դիտարկելիս վակուումը կոչվում է այս դաշտերի ամբողջ համակարգի ամենացածր էներգիայի վիճակը:

Դաշտի քվանտային տեսության խնդիրներ

Քվանտային էլեկտրադինամիկայի մեջ հետազոտողները հասել են մեծ հաջողությունների, բայց միշտ չէ, որ հնարավոր է հասկանալ, թե ինչպես են դրանք ցուցադրվել։ Այս բոլոր հաջողությունները պահանջում են լրացուցիչ բացատրություն: Ուժեղ փոխազդեցությունների տեսությունը սկսեց ձևավորվել և զարգանալ քվանտային էլեկտրադինամիկայի անալոգիայով։ Այնուհետեւ փոխազդեցության կրողների դերը վերագրվեց այն մասնիկներին, որոնք ունեն հանգիստ զանգված։ Կա նաև վերանորմալացման խնդիր։

Այն չէր կարող դիտվել որպես հետևողական շինարարություն, քանի որ դրա մեջ հայտնվում են որոշակի ֆիզիկական քանակությունների անսահման հսկայական արժեքներ, և չկա հասկանալ, թե ինչ անել դրանց հետ: Նորմալացումները փոխելու գաղափարը ոչ միայն բացատրում է ուսումնասիրված էֆեկտները, այլև ամբողջ տեսությանը տալիս է տրամաբանական փակման առանձնահատկություններ՝ վերացնելով դրանից տարաձայնությունները: Գիտնականները հետազոտության տարբեր փուլերում բախվում են կոնկրետ մարտահրավերների: Դրանց վերացման համար շատ ժամանակ կհատկացվի, քանի որ ճշգրիտ ցուցանիշներ դեռևս գոյություն չունեն դաշտի քվանտային տեսության մեջ:

Բարի գալուստ բլոգ: Ես շատ ուրախ եմ տեսնել ձեզ:

Անշուշտ դուք բազմիցս լսել եք քվանտային ֆիզիկայի և քվանտային մեխանիկայի անբացատրելի առեղծվածների մասին... Նրա օրենքները հիացնում են միստիցիզմով, և նույնիսկ իրենք՝ ֆիզիկոսներն են ընդունում, որ դրանք լիովին չեն հասկանում։ Մի կողմից հետաքրքիր է հասկանալ այս օրենքները, բայց մյուս կողմից՝ ժամանակ չկա ֆիզիկայի վերաբերյալ բազմահատոր և բարդ գրքեր կարդալու համար։ Ես քեզ շատ եմ հասկանում, քանի որ ես նաև սիրում եմ գիտելիքն ու ճշմարտության որոնումը, բայց բոլոր գրքերի համար ժամանակն այնքան էլ չի բավականացնում։ Դուք մենակ չեք, այնքան շատ հետաքրքրասեր մարդիկ որոնման տողում մուտքագրում են. «Քվանտային ֆիզիկա կեղծիքների համար, քվանտային ֆիզիկա՝ խաբեբաների համար, քվանտային ֆիզիկա սկսնակների համար, քվանտային մեխանիկա սկսնակների համար, քվանտային ֆիզիկայի հիմունքները, քվանտային մեխանիկայի հիմունքները, քվանտային ֆիզիկան: երեխաների համար, թե ինչ է քվանտային մեխանիկա»: Այս հրապարակումը ձեզ համար է:.

Դուք կհասկանաք քվանտային ֆիզիկայի հիմնական հասկացությունները և պարադոքսները: Հոդվածից դուք կսովորեք.

• Ի՞նչ է միջամտությունը:
• Որո՞նք են պտույտը և սուպերպոզիցիան:
• Ի՞նչ է «չափումը» կամ «ալիքի ֆունկցիայի փլուզումը»:
• Ի՞նչ է քվանտային խճճվածությունը (կամ քվանտային տելեպորտացիան խաբեբաների համար): (տես հոդվածը)
• Ի՞նչ է Շրյոդինգերի կատվի մտքի փորձը: (տես հոդվածը)

Ի՞նչ է քվանտային ֆիզիկան և քվանտային մեխանիկա:

Քվանտային մեխանիկա քվանտային ֆիզիկայի մի մասն է։

Ինչու՞ է այդքան դժվար հասկանալ այս գիտությունները: Պատասխանը պարզ է՝ քվանտային ֆիզիկան և քվանտային մեխանիկան (քվանտային ֆիզիկայի մաս) ուսումնասիրում են միկրոաշխարհի օրենքները։ Եվ այս օրենքները բացարձակապես տարբերվում են մեր մակրոկոսմի օրենքներից։ Ուստի մեզ համար դժվար է պատկերացնել, թե ինչ է կատարվում միկրոտիեզերքում էլեկտրոնների և ֆոտոնների հետ։

Մակրո և միկրոաշխարհների օրենքների տարբերության օրինակՄեր մակրոաշխարհում, եթե դուք գնդակ դնեք 2 տուփերից մեկի մեջ, ապա դրանցից մեկը դատարկ կլինի, իսկ մյուսը՝ գնդակ: Բայց միկրոտիեզերքում (եթե գնդակի փոխարեն ատոմ կա), ատոմը կարող է միաժամանակ լինել երկու տուփի մեջ։ Սա բազմիցս հաստատվել է փորձարարական եղանակով։ Դժվա՞ր չէ դա մտցնել քո գլխում։ Բայց փաստերով չի կարելի վիճել։

Եվս մեկ օրինակ.Դուք լուսանկարել եք արագ արագությամբ ընթացող կարմիր սպորտային մեքենան և լուսանկարում տեսել եք մշուշոտ հորիզոնական շերտ, կարծես լուսանկարի պահին մեքենան տարածության մի քանի կետից է: Չնայած այն ամենին, ինչ տեսնում եք լուսանկարում, դուք դեռ վստահ եք, որ մեքենան եղել է տարածության մեկ կոնկրետ վայրում... Միկրո աշխարհում դա այդպես չէ: Էլեկտրոնը, որը պտտվում է ատոմի միջուկի շուրջ, իրականում չի պտտվում, բայց գտնվում է միաժամանակ ոլորտի բոլոր կետերումատոմի միջուկի շուրջ։ Փափկամազ բրդյա գնդիկի պես: Այս հասկացությունը ֆիզիկայում կոչվում է «Էլեկտրոնային ամպ» .

Փոքրիկ էքսկուրսիա դեպի պատմություն.Առաջին անգամ գիտնականները սկսեցին մտածել քվանտային աշխարհի մասին, երբ 1900 թվականին գերմանացի ֆիզիկոս Մաքս Պլանկը փորձեց պարզել, թե ինչու են մետաղները փոխում գույնը տաքանալիս։ Հենց նա ներկայացրեց քվանտ հասկացությունը։ Մինչ այդ գիտնականները կարծում էին, որ լույսը շարունակաբար տարածվում է։ Առաջինը, ով լրջորեն ընդունեց Պլանկի հայտնագործությունը, այդ ժամանակ անհայտ Ալբերտ Էյնշտեյնն էր։ Նա հասկացավ, որ լույսը պարզապես ալիք չէ։ Երբեմն այն իրեն մասնիկի պես է պահում։ Էյնշտեյնը Նոբելյան մրցանակ ստացավ իր բացահայտման համար, որ լույսն արտանետվում է չափաբաժիններով՝ քվանտաներով։ Լույսի քվանտը կոչվում է ֆոտոն ( ֆոտոն, Վիքիպեդիա) .

Որպեսզի ավելի հեշտ լինի հասկանալ քվանտային օրենքները ֆիզիկաև մեխանիկա (Վիքիպեդիա), ինչ-որ առումով անհրաժեշտ է վերացական լինել դասական ֆիզիկայի մեզ ծանոթ օրենքներից։ Եվ պատկերացրեք, որ դուք Ալիսի նման սուզվել եք Հրաշքների աշխարհում նապաստակի անցքի մեջ։

Եվ ահա մուլտֆիլմ երեխաների և մեծերի համար:Նկարագրում է քվանտային մեխանիկայի հիմնարար փորձը 2 ճեղքերով և դիտորդով։ Տևում է ընդամենը 5 րոպե։ Ստուգեք այն նախքան քվանտային ֆիզիկայի հիմնական հարցերն ու հասկացությունները սուզվելը:

Քվանտային ֆիզիկա խաբեբաների համար տեսանյութ... Մուլտֆիլմում ուշադրություն դարձրեք դիտորդի «աչքին». Նա լուրջ հանելուկ դարձավ ֆիզիկոսների համար։

Ի՞նչ է միջամտությունը:

Մուլտֆիլմի սկզբում, օգտագործելով հեղուկի օրինակ, ցուցադրվեց, թե ինչպես են իրենց պահում ալիքները՝ հերթափոխով մուգ և բաց ուղղահայաց շերտեր հայտնվում են էկրանին ճեղքերով ափսեի հետևում։ Իսկ այն դեպքում, երբ դիսկրետ մասնիկները (օրինակ՝ խճաքարերը) «կրակում են» ափսեի վրա, նրանք թռչում են 2 անցքերով և դիպչում էկրանին ուղիղ անցքերի դիմաց։ Եվ միայն 2 ուղղահայաց գծեր են «գծում» էկրանին։

Լույսի միջամտություն- սա լույսի «ալիքային» վարքագիծն է, երբ էկրանին ցուցադրվում են բազմաթիվ փոփոխական վառ և մուգ ուղղահայաց շերտեր: Դեռ այդ ուղղահայաց շերտերը կոչվում է միջամտության օրինաչափություն.

Մեր մակրոկոսմում մենք հաճախ նկատում ենք, որ լույսն իրեն ալիքի նման է պահում: Եթե ​​ձեր ձեռքը դնեք մոմի դիմաց, ապա պատին ձեռքից ոչ թե հստակ ստվեր կլինի, այլ մշուշոտ եզրագծերով։

Այսպիսով, ամեն ինչ այնքան էլ դժվար չէ: Այժմ մեզ համար միանգամայն պարզ է, որ լույսն ունի ալիքային բնույթ, և եթե 2 ճեղքերը լուսավորված են լույսով, ապա դրանց հետևի էկրանին մենք կտեսնենք միջամտության օրինաչափություն։ Հիմա նայենք 2-րդ փորձին։ Սա Stern-Gerlach-ի հայտնի փորձն է (որն իրականացվել է 1920-ական թթ.)։

Մուլտֆիլմում նկարագրված ինստալյացիան ոչ թե լույսով է շողշողացել, այլ «նկարահանվել» է էլեկտրոններով (որպես առանձին մասնիկներ)։ Հետո, անցյալ դարի սկզբին, ամբողջ աշխարհի ֆիզիկոսները կարծում էին, որ էլեկտրոնները նյութի տարրական մասնիկներ են և չպետք է ունենան ալիքային բնույթ, այլ նույնը, ինչ խճաքարերը։ Ի վերջո, էլեկտրոնները նյութի տարրական մասնիկներ են, չէ՞: Այսինքն, եթե դրանք «գցված են» 2 անցքերի, ինչպես խճաքարերը, ապա անցքերի հետևի էկրանին մենք պետք է տեսնենք 2 ուղղահայաց գծեր։

Բայց ... Արդյունքը ապշեցուցիչ էր: Գիտնականները տեսան միջամտության օրինակ՝ շատ ուղղահայաց շերտեր: Այսինքն՝ էլեկտրոնները, ինչպես լույսը, կարող են ունենալ նաև ալիքային բնույթ, կարող են խանգարել։ Մյուս կողմից, պարզ դարձավ, որ լույսը ոչ միայն ալիք է, այլ նաև մասնիկ՝ ֆոտոն (հոդվածի սկզբում պատմական ֆոնից տեղեկացանք, որ Էյնշտեյնն այս հայտնագործության համար ստացել է Նոբելյան մրցանակ)։

Երևի հիշում եք, որ դպրոցում մեզ ասում էին ֆիզիկայից «Մասնիկ-ալիքային դուալիզմ»? Դա նշանակում է, որ երբ խոսքը վերաբերում է միկրոաշխարհի շատ փոքր մասնիկներին (ատոմներ, էլեկտրոններ), ապա. դրանք և՛ ալիքներ են, և՛ մասնիկներ

Այսօր ես և դու այնքան խելացի ենք, և մենք հասկանում ենք, որ վերը նկարագրված երկու փորձերը՝ էլեկտրոններով կրակելը և լույսով ճեղքերը լուսավորելը, նույն բանն են։ Քանի որ մենք քվանտային մասնիկներ ենք կրակում ճեղքերի վրա։ Այժմ մենք գիտենք, որ և՛ լույսը, և՛ էլեկտրոնները քվանտային բնույթ ունեն, դրանք միաժամանակ և՛ ալիքներ են, և՛ մասնիկներ: Իսկ 20-րդ դարի սկզբին այս փորձի արդյունքները սենսացիա էին։

Ուշադրություն. Հիմա անցնենք ավելի նուրբ հարցին.

Մենք փայլում ենք մեր ճեղքերի վրա ֆոտոնների (էլեկտրոնների) հոսքով - և էկրանի ճեղքերի հետևում տեսնում ենք միջամտության օրինակ (ուղղահայաց շերտեր): Պարզ է. Բայց մենք շահագրգռված ենք տեսնել, թե ինչպես է էլեկտրոններից յուրաքանչյուրը ճանապարհորդում անցքի միջով:

Ենթադրաբար, մի էլեկտրոնը թռչում է դեպի ձախ բնիկ, մյուսը՝ աջ: Բայց այնուհետև 2 ուղղահայաց գծեր պետք է հայտնվեն էկրանին ուղիղ անցքերի դիմաց: Ինչու՞ կա միջամտության օրինաչափություն: Միգուցե էլեկտրոնները ինչ-որ կերպ փոխազդում են միմյանց հետ արդեն էկրանի վրա՝ ճեղքերով թռչելուց հետո: Եվ արդյունքը նման ալիքային օրինաչափություն է: Ինչպե՞ս կարող ենք հետևել դրան:

Մենք էլեկտրոնները կնետենք ոչ թե ճառագայթով, այլ մեկ առ մեկ։ Եկեք գցենք, սպասենք, գցենք հաջորդը: Այժմ, երբ էլեկտրոնը միայնակ է թռչում, այն այլևս չի կարողանա փոխազդել էկրանի վրա այլ էլեկտրոնների հետ: Մենք յուրաքանչյուր էլեկտրոն կգրանցենք էկրանին նետումից հետո: Մեկ-երկուսը, իհարկե, մեզ համար հստակ պատկեր չեն «նկարի». Բայց երբ մենք դրանցից շատերը մեկ առ մեկ ուղարկենք անցքերի մեջ, մենք կնկատենք… ախ, սարսափ. նրանք կրկին «նկարեցին» միջամտության ալիքի օրինաչափություն:

Մենք սկսում ենք կամաց-կամաց խելագարվել. Ի վերջո, մենք ակնկալում էինք, որ անցքերի դիմաց կլինեն 2 ուղղահայաց գծեր: Պարզվում է, որ երբ մեկ-մեկ ֆոտոններ էինք նետում, դրանցից յուրաքանչյուրն անցնում էր, ասես միաժամանակ 2 ճեղքվածքով ու ինքն իրեն խանգարում։ Ֆանտաստիկ! Վերադառնանք այս երեւույթի բացատրությանը հաջորդ բաժնում։

Որո՞նք են պտույտը և սուպերպոզիցիան:

Մենք հիմա գիտենք, թե ինչ է միջամտությունը: Սա միկրոմասնիկների ալիքային վարքագիծն է՝ ֆոտոններ, էլեկտրոններ, այլ միկրոմասնիկներ (պարզության համար այսուհետև անվանենք ֆոտոններ)։

Փորձի արդյունքում, երբ մենք 1 ֆոտոն գցեցինք 2 ճեղքի մեջ, հասկացանք, որ այն կարծես թռչում է միաժամանակ երկու ճեղքերով։ Ուրիշ ինչպե՞ս բացատրել միջամտության օրինաչափությունը էկրանին:

Բայց ինչպե՞ս պատկերացնել մի նկար, որ ֆոտոնը միաժամանակ թռչում է երկու ճեղքերով: Կա 2 տարբերակ.

• 1-ին տարբերակ.ֆոտոնը, ինչպես ալիքը (նման ջուր) «լողում է» միաժամանակ 2 ճեղքերով.
• 2-րդ տարբերակ.Ֆոտոնը, ինչպես մասնիկը, միաժամանակ թռչում է 2 հետագծով (ոչ թե երկուսի երկայնքով, այլ միանգամից)

Սկզբունքորեն այս հայտարարությունները համարժեք են։ Հասանք «ուղիների ինտեգրալին». Սա Ռիչարդ Ֆեյնմանի քվանտային մեխանիկայի ձևակերպումն է։

Ի դեպ, հենց Ռիչարդ Ֆեյնմանհայտնի արտահայտությունը պատկանում է դրան մենք կարող ենք վստահորեն պնդել, որ ոչ ոք չի հասկանում քվանտային մեխանիկա

Բայց նրա այս արտահայտությունն աշխատեց դարասկզբին։ Բայց հիմա մենք խելացի ենք և գիտենք, որ ֆոտոնը կարող է իրեն պահել և՛ որպես մասնիկ, և՛ որպես ալիք: Որ նա կարող է մեզ համար ինչ-որ անհասկանալի ձևով միաժամանակ թռչել 2 անցքերով։ Հետևաբար, մեզ համար հեշտ կլինի հասկանալ քվանտային մեխանիկայի հետևյալ կարևոր հայտարարությունը.

Խստորեն ասած, քվանտային մեխանիկա մեզ ասում է, որ ֆոտոնի այս պահվածքը կանոն է, ոչ թե բացառություն: Ցանկացած քվանտային մասնիկ, որպես կանոն, գտնվում է տարածության մի քանի վիճակներում կամ միաժամանակ մի քանի կետերում։

Մակրոկոսմի առարկաները կարող են տեղակայվել միայն մեկ կոնկրետ վայրում և մեկ կոնկրետ վիճակում: Բայց քվանտային մասնիկը գոյություն ունի իր սեփական օրենքների համաձայն: Եվ նրան չի հետաքրքրում, որ մենք չենք հասկանում նրանց: Սա է կետը.

Պարզապես պետք է որպես աքսիոմ ընդունենք, որ քվանտային օբյեկտի «գերդիրքը» նշանակում է, որ այն կարող է լինել միաժամանակ 2 կամ ավելի հետագծերի վրա, միաժամանակ 2 կամ ավելի կետերում։

Նույնը վերաբերում է ֆոտոնի մեկ այլ պարամետրին՝ սպինին (սեփական անկյունային իմպուլսը)։ Spin-ը վեկտոր է: Քվանտային օբյեկտը կարելի է դիտարկել որպես մանրադիտակային մագնիս: Մենք սովոր ենք, որ մագնիսի վեկտորը (սպին) կամ ուղղված է վեր կամ վար։ Բայց էլեկտրոնը կամ ֆոտոնը նորից մեզ ասում են. «Տղե՛րք, մեզ չի հետաքրքրում, թե ինչի եք դուք սովոր, մենք կարող ենք լինել միանգամից երկու սպինային վիճակներում (վեկտոր վերև, վեկտոր ներքև), ճիշտ այնպես, ինչպես կարող ենք լինել 2 հետագծի վրա: միևնույն ժամանակ, կամ միաժամանակ 2 կետում»:

Ի՞նչ է «չափումը» կամ «ալիքի ֆունկցիայի փլուզումը»:

Մեզ շատ բան չի մնացել՝ հասկանալու, թե ինչ է «չափումը» և ինչ է «ալիքի ֆունկցիայի փլուզումը»։

Ալիքային ֆունկցիաՔվանտային օբյեկտի (մեր ֆոտոն կամ էլեկտրոն) վիճակի նկարագրությունն է։

Ենթադրենք, մենք ունենք էլեկտրոն, այն թռչում է դեպի իրեն անորոշ վիճակում նրա պտույտն ուղղված է միաժամանակ և՛ վերև, և՛ վար... Պետք է չափել նրա վիճակը։

Եկեք չափենք մագնիսական դաշտի օգնությամբ՝ էլեկտրոնները, որոնց սպինն ուղղված է դաշտի ուղղությամբ, շեղվելու են մի ուղղությամբ, իսկ էլեկտրոնները, որոնց սպինն ուղղված է դաշտի դեմ՝ մյուս ուղղությամբ։ Ֆոտոնները կարող են նաև ուղղվել դեպի բևեռացնող ֆիլտր: Եթե ​​ֆոտոնի սպինը (բևեռացումը) +1 է, այն անցնում է ֆիլտրով, իսկ եթե -1, ապա՝ ոչ։

Կանգ առեք Այստեղ դուք անխուսափելիորեն հարց կունենաք.Չափումից առաջ էլեկտրոնը չուներ սպինի կոնկրետ ուղղություն, չէ՞: Նա միաժամանակ բոլոր նահանգո՞ւմ է եղել։

Սա քվանտային մեխանիկայի հնարքն ու զգացումն է:... Քանի դեռ չեք չափել քվանտային օբյեկտի վիճակը, այն կարող է պտտվել ցանկացած ուղղությամբ (ունենալ սեփական անկյունային իմպուլսի վեկտորի ցանկացած ուղղություն՝ սպին)։ Բայց այն պահին, երբ դուք չափեցիք նրա վիճակը, նա կարծես թե որոշում է, թե որ սպին վեկտորը վերցնի:

Այս քվանտային օբյեկտը այնքան զով է, որ ինքն է որոշում իր վիճակը:Եվ մենք չենք կարող նախապես կանխատեսել, թե նա ինչ որոշում կկայացնի, երբ նա թռչի մագնիսական դաշտը, որտեղ մենք չափում ենք նրան: Հավանականությունը, որ նա որոշի ունենալ պտտվող վեր կամ վար վեկտոր, 50-50% է։ Բայց հենց որ նա որոշեց, նա գտնվում է որոշակի վիճակում՝ պտույտի կոնկրետ ուղղությամբ։ Նրա որոշման պատճառը մեր «չափն» է։

Սա կոչվում է « ալիքի ֆունկցիայի փլուզում»... Չափումից առաջ ալիքի ֆունկցիան անորոշ էր, այսինքն. էլեկտրոնի սպին վեկտորը միաժամանակ տեղակայված էր բոլոր ուղղություններով, չափումից հետո էլեկտրոնը ֆիքսեց իր սպին վեկտորի որոշակի ուղղություն:

Ուշադրություն. Մեր մակրոաշխարհից ասոցիացիայի հիանալի օրինակ՝ հասկանալու համար.

Մետաղադրամը պտտեցրեք սեղանի վրա, ինչպես պտտվում է: Մինչ մետաղադրամը պտտվում է, այն չունի կոնկրետ նշանակություն՝ գլուխներ կամ պոչեր: Բայց հենց որ որոշեք «չափել» այս արժեքը և ձեռքով ապտակել մետաղադրամին, այստեղ դուք կստանաք մետաղադրամի կոնկրետ վիճակ՝ գլուխներ կամ պոչեր։ Հիմա պատկերացրեք, որ դա մետաղադրամ է, որը որոշում է, թե ինչ արժեք «ցուցադրել» ձեզ՝ գլուխներ, թե պոչեր։ Մոտավորապես նույն կերպ է վարվում էլեկտրոնը։

Հիմա հիշեք մուլտֆիլմի վերջում ցուցադրված փորձը։ Երբ ֆոտոններն ուղարկվում էին ճեղքերով, նրանք իրենց պահում էին ալիքի պես և էկրանին ցուցադրում միջամտության օրինաչափություն: Եվ երբ գիտնականները ցանկացան ֆիքսել (չափել) ֆոտոնների թռիչքի պահը ճեղքով և «դիտորդ» դնել էկրանի հետևում, ֆոտոնները սկսեցին իրենց պահել ոչ թե ալիքների, այլ մասնիկների նման։ Եվ էկրանին «գծեց» 2 ուղղահայաց գծեր։ Նրանք. չափման կամ դիտարկման պահին քվանտային օբյեկտներն իրենք են ընտրում, թե ինչ վիճակում պետք է գտնվեն։

Ֆանտաստիկ! Այդպես չէ?

Բայց սա դեռ ամենը չէ։ Վերջապես մենք հասել է ամենահետաքրքիրին:

Բայց ... ինձ թվում է, որ տեղեկատվության գերծանրաբեռնվածություն կլինի, ուստի այս 2 հասկացությունները կդիտարկենք առանձին գրառումներում.

• Ինչ ?
• Ինչ է մտքի փորձը:

Հիմա, դուք ուզում եք, որ տեղեկատվությունը դասավորված լինի դարակների վրա: Դիտեք վավերագրական ֆիլմ, որը արտադրվել է Կանադայի Տեսական ֆիզիկայի ինստիտուտի կողմից: Դրանում 20 րոպեից շատ հակիրճ և ժամանակագրական կարգով ձեզ կպատմեն քվանտային ֆիզիկայի բոլոր հայտնագործությունների մասին՝ սկսած 1900 թվականին Պլանկի հայտնաբերումից։ Եվ հետո նրանք ձեզ կասեն, թե այժմ ինչ գործնական զարգացումներ են իրականացվում քվանտային ֆիզիկայի գիտելիքների հիման վրա՝ ամենաճշգրիտ ատոմային ժամացույցներից մինչև քվանտային համակարգչի գերարագ հաշվարկներ: Խիստ խորհուրդ եմ տալիս դիտել այս ֆիլմը:

Կտեսնվենք!

Մաղթում եմ ձեզ ոգեշնչում ձեր բոլոր ծրագրերի և նախագծերի համար:

P.S.2 Գրեք ձեր հարցերն ու մտքերը մեկնաբանություններում։ Գրեք, քվանտային ֆիզիկայի վերաբերյալ էլ ի՞նչ հարցեր են ձեզ հետաքրքրում։

P.S.3 Բաժանորդագրվել բլոգին - հոդվածի տակ բաժանորդագրվելու ձև:

Քվանտային դաշտի տեսության հիմնական սկզբունքները. 1). Վակուումային վիճակ. Ոչ հարաբերական քվանտային մեխանիկան թույլ է տալիս ուսումնասիրել տարրական մասնիկների անփոփոխ քանակի վարքագիծը: Դաշտի քվանտային տեսությունը հաշվի է առնում տարրական մասնիկների ստեղծումը և կլանումը կամ ոչնչացումը։ Հետևաբար, դաշտի քվանտային տեսությունը պարունակում է երկու օպերատոր՝ ստեղծման օպերատոր և տարրական մասնիկների ոչնչացման օպերատոր։ Համաձայն դաշտի քվանտային տեսության՝ վիճակն անհնար է, երբ չկա դաշտ կամ մասնիկներ։ Վակուումը դաշտ է իր ամենացածր էներգետիկ վիճակում: Վակուումի համար բնութագրերը ոչ թե անկախ, դիտելի մասնիկներ են, այլ վիրտուալ մասնիկներ, որոնք առաջանում են և որոշ ժամանակ անց անհետանում։ 2.) Տարրական մասնիկների փոխազդեցության վիրտուալ մեխանիզմ. Տարրական մասնիկները փոխազդում են միմյանց հետ դաշտերի արդյունքում, բայց եթե մասնիկը չի փոխում իր պարամետրերը, այն չի կարող արտանետել կամ կլանել փոխազդեցության իրական քվանտ, այնպիսի էներգիա և իմպուլս, ինչպես նաև որոշված ​​ժամանակի և հեռավորության համար։ հարաբերություններով ∆E ∙ ∆t≥ħ, ∆px ∙ ∆х≥ħ (հաստատուն քվանտային) անորոշության կապ. Վիրտուալ մասնիկների բնույթն այնպիսին է, որ դրանք հայտնվում են որոշ ժամանակ անց, անհետանում կամ ներծծվում։ Ամեր. Ֆիզիկոս Ֆեյնմանը մշակել է տարրական մասնիկների փոխազդեցությունը վիրտուալ քվանտների հետ պատկերելու գրաֆիկական եղանակ.

Ազատ մասնիկի վիրտուալ քվանտի արտանետում և կլանում

Երկու տարրերի փոխազդեցություն. մասնիկները մեկ վիրտուալ քվանտի միջոցով։

Երկու տարրերի փոխազդեցություն. մասնիկներ երկու վիրտուալ քվանտների միջոցով։

Տվյալները Նկ. Գրաֆիկական. մասնիկների պատկերը, բայց ոչ դրանց հետագծերը:

3.) Սպինը քվանտային օբյեկտների ամենակարևոր հատկանիշն է։ Սա մասնիկի ճիշտ անկյունային իմպուլսն է, և եթե վերևի անկյունային իմպուլսը համընկնում է պտտման առանցքի ուղղության հետ, ապա պտույտը չի որոշում որևէ կոնկրետ նախընտրելի ուղղություն: Սփինը տալիս է ուղղորդվածություն, բայց հավանականական ձևով։ Պտույտը գոյություն ունի այնպիսի ձևով, որը հնարավոր չէ պատկերացնել: Պտույտը նշանակվում է s = I ∙ ħ, և ես վերցնում եմ երկու ամբողջ թվային արժեքները ՝ I = 0,1,2, ..., և ստացված արժեքները I = ½, 3/2, 5/2, .. Դասական ֆիզիկայում միանման մասնիկները տարածականորեն տարբեր չեն, քանի որ զբաղեցնում են տարածության նույն շրջանը, տարածության ցանկացած հատվածում մասնիկ գտնելու հավանականությունը որոշվում է ալիքի ֆունկցիայի մոդուլի քառակուսիով։ Ψ ալիքի ֆունկցիան բնորոշ է բոլոր մասնիկներին: ‌‌. համապատասխանում է ալիքային ֆունկցիաների համաչափությանը, երբ 1-ին և 2-րդ մասնիկները նույնական են, և նրանց վիճակները՝ նույնը։ հակասիմետրիկ ալիքային ֆունկցիաների դեպքում, երբ 1-ին և 2-րդ մասնիկները միմյանց հետ նույնական են, բայց տարբերվում են քվանտային պարամետրերից մեկով։ Օրինակ՝ պտտել։ Պոլի բացառման սկզբունքի համաձայն՝ կես ամբողջ թվով սպին ունեցող մասնիկները չեն կարող լինել նույն վիճակում։ Այս սկզբունքը թույլ է տալիս նկարագրել ատոմների և մոլեկուլների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը։ Այն մասնիկները, որոնք ունեն ամբողջ թվային սպին, կոչվում են բոզոններ. I = 0 պի-մեզոնների համար; I = 1 ֆոտոնների համար; I = 2 գրավիտոնների համար: Ստացված սպինով մասնիկները կոչվում են ֆերմիոններ... Էլեկտրոնի համար պոզիտրոն, նեյտրոն, պրոտոն I = ½: 4) Իզոտոպային սպին. Նեյտրոնի զանգվածը ընդամենը 0,1%-ով ավելի է պրոտոնի զանգվածից, եթե վերացնենք (անտեսենք) էլեկտրական լիցքը, ապա այս երկու մասնիկները կարելի է համարել նույն մասնիկի՝ նուկլեոնի երկու վիճակ։ Նմանապես, կան մեզոններ, բայց դրանք երեք անկախ մասնիկներ չեն, այլ նույն մասնիկի երեք վիճակ, որոնք պարզապես կոչվում են Պի-մեզոն: Մասնիկների բարդությունը կամ բազմակիությունը հաշվի առնելու համար ներմուծվում է մի պարամետր, որը կոչվում է իզոտոպային սպին։ Այն որոշվում է n = 2I + 1 բանաձեւից, որտեղ n-ը մասնիկի վիճակների թիվն է, օրինակ՝ n = 2 նուկլեոնի համար I = 1/2։ Իզոսպինի պրոյեկցիան նշվում է Iz = -1/2; Iz = ½, այսինքն. պրոտոնը և նեյտրոնը կազմում են իզոտոպային կրկնակի: Pi - մեզոնների համար վիճակների թիվը = 3, այսինքն, n = 3, I = 1, Is = -1, Is = 0, Is = 1: 5) Մասնիկների դասակարգում. տարրական մասնիկների ամենակարևոր բնութագիրը հանգիստ զանգվածն է, ըստ այդ հատկանիշի մասնիկները բաժանվում են բարիոնների (տրանս. Ծանր), մեզոնների (հունարենից՝ Միջին), լեպտոնների (հունարենից՝ Light)։ Բարիոններն ու մեզոնները, ըստ փոխազդեցության սկզբունքի, նույնպես պատկանում են հադրոնների դասին (հունարենից՝ Ուժեղ), քանի որ այդ մասնիկները մասնակցում են ուժեղ փոխազդեցությանը։ Բարիոններն են՝ պրոտոնները, նեյտրոնները, նշված մասնիկների հիպերոնները, միայն պրոտոնն է կայուն, բոլոր բարիոնները ֆերմիոններ են, մեզոնները՝ բոզոններ, դրանք կայուն մասնիկներ չեն, նրանք մասնակցում են բոլոր տեսակի փոխազդեցություններին, ինչպես նաև բարիոնները, լեպտոնները ներառում են. էլեկտրոն, նեյտրոն, այս մասնիկները ֆերմիոններ են, չեն մասնակցում ուժեղ փոխազդեցությունների: Աչքի է ընկնում ֆոտոնը, որը չի պատկանում լեպտոններին, ինչպես նաև չի պատկանում հադրոնների դասին։ Նրա սպին = 1, իսկ հանգստի զանգվածը = 0։ Երբեմն փոխազդեցության քվանտան առանձնացվում է հատուկ դասի, մեզոնը թույլ փոխազդեցության քվանտն է, գլյուոնը՝ գրավիտացիոն փոխազդեցության քվանտը։ Երբեմն քվարկները բաժանվում են հատուկ դասի, որոնք ունեն կոտորակային էլեկտրական լիցք, որը հավասար է էլեկտրական լիցքի 1/3-ին կամ 2/3-ին։ 6) Փոխազդեցության տեսակները. 1865 թվականին ստեղծվել է էլեկտրամագնիսական դաշտի (Մաքսվել) տեսությունը։ 1915 թվականին Էյնշտեյնը ստեղծեց գրավիտացիոն դաշտի տեսությունը։ Ուժեղ և թույլ փոխազդեցությունների բացահայտումը սկսվում է 20-րդ դարի առաջին երրորդից: Նուկլոնները սերտորեն կապված են միջուկում միմյանց հետ ուժեղ փոխազդեցություններով, որոնք կոչվում են ուժեղ։ 1934 թվականին Ֆերմետը ստեղծեց թույլ փոխազդեցությունների առաջին տեսությունը, որը բավականաչափ համարժեք էր փորձարարական հետազոտությունների համար։ Այս տեսությունը ծագեց ռադիոակտիվության հայտնաբերումից հետո, պետք էր ենթադրել, որ ատոմի միջուկներում առաջանում են աննշան փոխազդեցություններ, որոնք հանգեցնում են ուրանի նման ծանր քիմիական տարրերի ինքնաբուխ քայքայմանը, մինչդեռ ճառագայթները արտանետվում են: Թույլ փոխազդեցության վառ օրինակը նեյտրոնային մասնիկների ներթափանցումն է երկրի միջով, մինչդեռ նեյտրոններն ունեն շատ ավելի համեստ ներթափանցելու ունակություն, դրանք պահվում են մի քանի սանտիմետր հաստությամբ կապարի թիթեղով: Ուժեղ՝ էլեկտրամագնիսական: Թույլ՝ գրավիտացիոն = 1:10-2:10-10:10-38: Տարբերությունը էլեկտրամագնիս է: և գրավիտացիան։ Փոխազդեցություններ, քանի որ դրանք սահուն կերպով նվազում են հեռավորության մեծացման հետ: Ուժեղ և թույլ փոխազդեցությունները սահմանափակվում են շատ փոքր հեռավորություններով՝ թույլերի համար 10-16 սմ, ուժեղների համար՝ 10-13 սմ: Բայց հեռավորության վրա< 10-16 см слабые взаимодействия уже не являются малоинтенсивными, на расстоянии 10-8 см господствуют электромагнитные силы. Адроны взаимодействуют с помощью кварков. Переносчиками взаимодействия между кварками являются глюоны. Сильные взаимодействия появляются на расстояниях 10-13 см, т. Е. глюоны являются короткодействующими и способны долететь такие расстояния. Слабые взаимодействия осуществляются с помощью полей Хиггса, когда взаимодействие переносится с помощью квантов, которые называются W+,W- - бозоны, а также нейтральные Z0 – бозоны(1983 год). 7) Ատոմային միջուկների տրոհում և սինթեզ։ Ատոմների միջուկները բաղկացած են պրոտոններից, որոնք նշանակում են Z և նեյտրոններ N, նուկլոնների ընդհանուր թիվը նշվում է A տառով: A = Z + N: Միջուկից նուկլոն պոկելու համար անհրաժեշտ է էներգիա ծախսել, հետևաբար միջուկի ընդհանուր զանգվածը և էներգիան փոքր են cc-ի և նրա բոլոր բաղադրիչների էներգիաների գումարից։ Էներգիայի տարբերությունը կոչվում է կապող էներգիա՝ Eb = (Zmp + Nmn-M) c2 միջուկին նուկլոնների միացման էներգիան՝ Eb: Մեկ նուկլեոնի կապող էներգիան կոչվում է հատուկ կապող էներգիա (Eb/A): Հատուկ կապող էներգիան ստանում է առավելագույն արժեքը երկաթի ատոմների միջուկների համար: Երկաթին հաջորդող տարրերն ունեն նուկլեոնների ավելացում, և յուրաքանչյուր նուկլոն ավելի ու ավելի շատ հարևաններ է ձեռք բերում։ Ուժեղ փոխազդեցությունները կարճաժամկետ են, դա հանգեցնում է նրան, որ նուկլեոնների աճի և նուկլեոնների զգալի աճի դեպքում քիմ. տարրը քայքայման միտում ունի (բնական ռադիոակտիվություն): Գրենք այն ռեակցիաները, որոնց ժամանակ էներգիա է անջատվում. 1. Մեծ թվով նուկլոններով միջուկների տրոհման ժամանակ n + U235 → U236 → 139La + 95Mo + 2n դանդաղ շարժվող նեյտրոնը կլանում է U235 (ուրանի) կողմից, արդյունքում առաջանում է U236, որը բաժանվում է 2 միջուկների La (լապտամ) և Mo (մոլիբդեն), որոնք ցրվում են։ մեծ արագությամբ և ձևավորել 2 նեյտրոն, որոնք ունակ են առաջացնել 2 նման ռեակցիա։ Ռեակցիան ստանում է շղթայական բնույթ, այնպես որ սկզբնական վառելիքի զանգվածը հասնում է կրիտիկական զանգվածին: 2. Թեթև միջուկի միաձուլման ռեակցիա.d2 + d = 3H + n, եթե մարդիկ կարողանան ապահովել միջուկների կայուն միաձուլումը, ապա իրենք իրենց կփրկեին էներգետիկ խնդիրներից։ Օվկիանոսի ջրում պարունակվող դեյտերիումը էժան միջուկային վառելիքի անսպառ աղբյուր է, իսկ թեթեւ տարրերի սինթեզը չի ուղեկցվում ինտենսիվ ռադիոակտիվ երեւույթներով, ինչպես ուրանի միջուկների տրոհման ժամանակ։