Sind virtuelle Teilchen durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt? [Duplikat]

Der Begriff virtuell wird an anderen Stellen in der Physik verwendet. Zum Beispiel in virtuellen Bildern in einem Spiegel: Wir sehen ein Objekt in großer Wahrscheinlichkeit, sogar uns selbst. Warum heißt das Bild virtuell und nicht real? Weil es die optischen Eigenschaften des abgebildeten Objekts hat, aber nicht viele andere Attribute, wobei die Masse das einfachste ist. Außerdem ist seine Existenz nicht unabhängig vom Objekt, makroskopisch ein Hauptattribut der Realität.

Der mit dem Begriff Teilchen gekoppelte Begriff virtuell stammt aus der Kurzschrift der Feynman-Diagramme. Bevor Feynman seine Diagramme erfand, war die Untersuchung von Elementarteilchen-Wechselwirkungen sehr kompliziert und beinhaltete gewundene Integrale in Reihenentwicklungen.

Elektron Elektronenstreuung, Zeit aufwärts in y.

Feynman-Diagramme ermöglichten es, die Störungsterme nach Komplexität zu ordnen, was dazu führte, dass die dominanteren Teile der Erweiterung in Reihe, in "Ordnungen" geordnet, leicht zu sehen waren. Dies ist ein Diagramm erster Ordnung, und die Berechnung hat innerhalb des Integrals einen Pol, der sich auf einen Austausch eines "Teilchens" bezieht, das alle Eigenschaften eines Photons außer seiner Masse hat. Es ist eine Off-Mass-Shell, dh der Vierervektor, der Energie und Impuls von einem Elektron auf das andere überträgt, sieht aus wie ein Photon, so wie das optische Bild von Ihnen aussieht, aber es ist kein On-Mass-Shell-Photon, wie es genannt wird virtuell.

Feynman-Diagramme können sehr kompliziert sein, wie diese, die die Berechnung der Spitzenproduktion ermöglichen :

Spitzenproduktion eines der Diagramme.

In diesem Diagramm zur Berechnung des Wirkungsquerschnitts bei Spitzenproduktion real , also auf Massenschale, stehen links die einlaufenden und rechts die auslaufenden Partikel. Alle anderen sind virtuell. Beachten Sie den Austausch von W, das eine Masse von fast 100 GeV auf der Hülle hat, es kann jede Masse haben, die der Mathematik des Diagramms entspricht, aber es trägt die Quantenzahlen eines W-Bosons.

Ein Elektron, das sich von einem Punkt zum anderen bewegt, nimmt alle Wege, indem es virtuelle Photonen emittiert und wieder absorbiert. Nehmen die Elektronen alle Wege, einschließlich derjenigen, die schneller als Lichtgeschwindigkeiten beinhalten?

Hier mischen Sie den Feynman-Diagramm-Ansatz zur Berechnung von Wechselwirkungsquerschnitten mit dem Wegintegral-Ansatz, bei dem der Begriff "virtuelles Teilchen" wenig Bedeutung hat. Bei diesem rechnerischen Ansatz mag dieser Artikel helfen, der einfach erklärt, dass Felder und die realen Teilchen Anregungen von Feldern sind.

Beim Feynman-Diagramm-Ansatz benötigt man eine Wechselwirkung, das entlanglaufende Elektron interagiert mit nichts, was als Feynman-Diagramm bezeichnet werden kann, daher hat es keine Bedeutung zu sagen, dass es virtuelle Photonen emittiert und absorbiert, geschweige denn ihre Geschwindigkeit.

Ja, du hast recht. Der Viererimpuls eines virtuellen Photons muss nicht auf der Massehülle liegen. Somit ist die nullte Komponente des Viererimpulses eines virtuellen Photons unabhängig von seinen räumlichen Komponenten. Der Grund dafür ist, dass die nullte Komponente des Viererimpulses eines virtuellen Photons aus der Fourier-Transformation der Treppenfunktion entsteht. Siehe S. Weinberg, Die Quantentheorie der Felder, Bd. 1, Abschnitt 6.2 für Einzelheiten.