Staubsauger und Freiraum

Verwenden Physiker die Begriffe „Vakuum“, „Quantenvakuum“ und „freier Raum“ synonym? Ich habe zum Beispiel gelesen, dass aufgrund von Erhaltungsargumenten die spontane Aufspaltung eines Photons in ein Elektron-Positron-Paar "im freien Raum" verboten ist. Und doch habe ich auch dieses Ereignis gesehen, das als „Vakuumpolarisation“ bezeichnet wird, was eine seltsame Verwendung erscheinen würde, wenn Vakuum und freier Raum tatsächlich Synonyme sind. (Ich entschuldige mich, wenn eine meiner Prämissen ungültig ist; ich bin nur Mathematiker.)

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Vakuum ist freier Raum, aber Vakuumpolarisation ist nicht mit dem Diagramm verbunden, das nur die Aufspaltung eines Photons in ein Elektron-Positron beschreibt, sondern mit dem Diagramm, das das Elektron-Positron-Paar in einer Schleife mit einem ein- und ausgehenden Photon enthält.

Solche Teilchen in einem Feynman-Diagramm, die tatsächlich nicht detektiert werden können, nennt man virtuelle Teilchen, und die Eigenschaft, die sie von realen Teilchen unterscheidet, ist, dass sie off-shell sind, dh nicht den klassischen Bewegungsgleichungen gehorchen und Massen besitzen können, die es sind die Dispersionsrelation nicht erlaubt (die hier vorgestellte Hülle ist die Hyperfläche, die durch die von der Dispersionsrelation erlaubten Energien in den Energie-Impuls-Raum geschwemmt wird, alle realen, nachweisbaren Teilchen befinden sich auf der Hülle). Da das Elektron-Positron-Paar der Vakuumpolarisation außerhalb der Schale liegt, scheitern die Energie-Impuls-Konversationsargumente, die seine Erzeugung verbieten, da das Paar nicht den klassischen Dispersionsbeziehungen zwischen Energie und Impuls gehorcht.

Ihr erster Absatz beantwortet meine Frage direkt. Ihre zweite ist auch enorm hilfreich, aber darf ich um eine ausführlichere Referenz bitten?
Ich denke, Sie sollten in jedem Standard-QFT-Buch finden, wonach Sie suchen, Peskin / Schröder, Itzykin / Zuber oder dergleichen - alles, was Feynman-Diagramme auf theoretischer Ebene einführt, sollte dies diskutieren, aber ich habe sie nicht zur Hand Moment, dies zu bestätigen. Ich erinnere mich auch, dass ich einmal einen populärwissenschaftlichen Bericht gelesen habe, in dem die Off-Shell-Eigenschaft der kurzen Lebensdauer (sie wurden aus dem Photon erzeugt und dann kurz danach vernichtet) der Teilchen zugeschrieben wurde, was die Off-Shell-Energien durch die Energie- Zeitunsicherheitsbeziehung, aber ich glaube nicht, dass dies streng gemacht werden könnte.