On-shellness von Photonen

Eine vorherige Frage wurde von Chris White signalisiert, und ich finde die Antwort von Arnold Neumaier großartig. Lassen Sie uns nun einige Hinweise zu Ihrer Frage hinzufügen.

Im Prinzip könnten wir die gesamte Physik ohne EM-Felder (oder Photonen) beschreiben, da sie hauptsächlich ein nützliches Werkzeug sind, um die „Fernwirkung“ (was nicht unmittelbar bedeutet) zwischen geladenen Teilchen zu beschreiben. In gewissem Sinne könnte ich immer Photonen integrieren und nur Elektronen beschreiben und keine Änderungen in den Beobachtungen haben (da das Erkennen von Photonen durch Beobachten erfolgt, wie sich die Bewegung geladener Teilchen ändert). Mit diesem Bild sind alle Photonen "virtuell" (im QFT-Sinne), und wir könnten erwarten, dass sie immer außerhalb der Schale sind.

Nein, das gilt nur, wenn es nur photonische interne Linien und nur externe Elektronenlinien gäbe. In QED würden wir uns also praktisch auf Baumdiagramme beschränken. Bei Schleifendiagrammen müssten wir interne Elektronenlinien ("virtuelle Elektronen") berücksichtigen. Ihre Ansicht sollte also nur "richtig" sein, wenn Sie eine Mischung aus klassischem Elektronenfeld und Quantenphotonenfeld betrachten würden. Aber wenn Sie eine einheitliche Theorie von Quantenfeldern (wie QED) in Betracht ziehen wollen, ist das nicht richtig.

Liegt es daran, dass der Propagator eines Off-Shell-Photons sehr schnell zerfällt und diese Photonen daher nicht mit Fernladungen interagieren können?

Sie können Impulsraum und Positionsraum nicht mischen. Positionsraum wählen. Wenn wir uns den Propagator ansehen$D(x)$, es ist eine Funktion von$x^2 = \vec x^2-x_0^2$,$D(x)=D(x^2)$. Der Propagator oder die Amplitude nimmt also nicht automatisch wegen der räumlichen Entfernung ab$|\vec x|$nimmt zu. Es hängt davon ab$x^2$. Natürlich, wenn$x_0=0$, der Propagator nimmt mit ab$|\vec x|$(In$\frac{1}{|\vec x|^2}$). Dies gilt auch dafür, dass man die Wechselwirkungsenergie zwischen berechnen kann$2$(feste, ewige) Elektronen ($j^0_i(x) = \delta(\vec x- \vec x_i$)), zum Beispiel, und es stellt sich heraus, dass diese Wechselwirkungsenergie in ist$\frac{1}{|\vec x|}$(siehe Zee, Quantenfeld in Kürze, Kapitel I.4)

Wir könnten uns vorstellen, dass zwei sehr weit entfernte Elektronen (z. B. in zwei verschiedenen Galaxien) einander mit Off-Shell-Photonen „streuen“ (was wir normalerweise „einen entfernten Stern sehen“ nennen). Warum ist es nicht so?

Aber es ist der Fall.

Unsere aktuellen mathematischen Modelle von allem hängen von Feldern und Wechselwirkungen zwischen ihnen ab. Diese Modelle wurden für den Mikrokosmos verifiziert, dh wo die Werte von h_bar relativ zu den Werten der Variablen signifikant sind. Im quantenmechanischen Regime.

Da unsere Ansicht von Feldern so ist, dass alles mit allem interagieren kann, solange es eine Kopplungskonstante gibt und nur die Wahrscheinlichkeiten der Interaktion eine Rolle spielen, könnte man sagen, dass alles nach dem Bing Bang eine virtuelle Hülle außerhalb der Masse ist.

In Wahrheit ist es jedoch der Wert von h_bar, der definiert, was messbar als wahrscheinlich oder nicht messbar ist. In den Dimensionen der Welt, in der wir leben, hat es wenig Bedeutung, mathematische Modelle zu postulieren, bei denen die Ereignisse, mit denen sie vorhersagen, eine sehr kleine und nicht messbare Wahrscheinlichkeit oder einen sehr kleinen und nicht messbaren Wert haben, wie bei der Messung von Masse.

Umso mehr, als wir in diesen Grenzen die klassischen physikalischen Modelle haben, die auch außerhalb der Mikrokosmos-Dimensionen wunderbar funktionieren.

Und am Ende kann uns die Erweiterung der mathematischen Modelle auf nicht messbare, nicht verifizierbare variable Regionen nichts Neues sagen, es fügt nur Komplexität hinzu.