Warum verletzen virtuelle Teilchen nicht die Erhaltung von Masse/Energie?

Wenn virtuelle Teilchen einem System manchmal mehr Masse/Energie hinzufügen als eingegeben wurde oder in der Ausgabe herauskommt, wie verletzen sie dann nicht die Erhaltung von Masse/Energie?

Antworten (1)

  1. Virtuelle Teilchen sind nicht real. Obwohl es wie eine Tautologie klingt, ist es eine wichtige - es handelt sich nicht um tatsächliche Zustände in den asymptotischen Hilbert-Räumen einer Quantenfeldtheorie, in denen normalerweise Teilchen leben. Sie sind ein Name für interne Linien von Feynman-Diagrammen , die wiederum bloße Berechnungswerkzeuge in einem störungsorientierten Ansatz für QFT sind. Nichts im Formalismus selbst rechtfertigt es, diesen Linien oder Diagrammen mehr Bedeutung zu verleihen. Daher ist unklar, was es bedeutet, zu sagen, dass "virtuelle Teilchen einem System manchmal mehr Masse / Energie hinzufügen", wie Sie es in der Frage tun.

  2. Energieerhaltung gilt quantentechnisch nur innerhalb von Korrelationsfunktionen und bis zu Kontakttermen – die Quantenversion von Noethers Theorem , die klassisch Energieerhaltung garantiert, sind die Ward-Takahashi-Identitäten . Auch wenn die inneren Linien von Feynman-Diagrammen Teilchen in irgendeiner Weise darstellen, ist die Energie-/Impulserhaltung nur als Aussage über Erwartungswerte garantiert , so dass einzelne Zustände aus klassischer Sicht durchaus gegen die „Energieerhaltung“ verstoßen können. (Beachten Sie jedoch, dass "Energie eines Zustands" sogar ein schlecht definierter Ausdruck sein kann.)

Sie sagten "Virtuelle Teilchen sind nicht real", da es sich um interne Linien von Feynman-Diagrammen handelt. Aber das detektierte Elektron (zum Beispiel) kann dann als interne Linie eines größeren Feynman-Diagramms einschließlich des Detektors betrachtet werden. Ich weiß, dass diese Debatte viele Male offen war, aber ich finde keine zufriedenstellende Antwort auf diesen Punkt. (Die übliche Antwort besteht darin zu sagen, dass ein einzelnes Feynman-Diagramm bedeutungslos ist, alle höheren Ordnungen tragen zu dem Prozess bei. Ja. Aber es verschiebt nur das Problem: Was wir normalerweise als Elektron bezeichnen, wäre einfach der globale Beitrag).
(Fortsetzung) Darüber hinaus kann ein Elektron selbst in der orthodoxen Quantenmechanik leicht von der Schale abweichen (es lebt eine endliche Zeit zwischen seiner Erzeugung und seiner Zerstörung), was normalerweise als Grad der Virtualität angesehen wird.
@Paganini: Feynman-Diagramme sind eine Möglichkeit, die Störungstheorie zu organisieren, weil wir zu dumm sind, um die genaue Theorie zu lösen. Es ist sinnlos zu sagen, dass ein echtes Teilchen "als innere Linie betrachtet werden kann, weil die innere Linie kein Quantenzustand ist, während ein echtes Teilchen es ist. Die mögliche leichte Off-Schale von echten Teilchen wird durch meinen Punkt 2 erklärt - die Quantentheorie gehorcht nur im Mittel den klassischen Gesetzen.
ja, aber externe Linien als reinen Quantenzustand zu betrachten ist auch eine Annäherung nein? Es geht von reinen freien Teilchen ohne jegliche Wechselwirkung aus, was ebenfalls nur ungefähr ist.
@Paganini: Natürlich. Leider ist der Hilbert-Raum interagierender QFTs bis auf sehr spezielle Fälle unbekannt.
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