Quantenfelder können nicht ein- oder ausgeschaltet werden. Das Feld selbst existiert für alle Zeit und Raum. Es ist möglich, an verschiedenen Raumzeitpunkten verschiedene Moden eines Quantenfeldes anzuregen. Diese Feldanregungen werden als Teilchen interpretiert. Wenn keine Anregungen vorhanden sind (dh keine Teilchen vorhanden sind), befindet sich das Quantenfeld im Vakuumzustand. Partikel dienen nicht als Quelle für die Felder; sie sind die Erregungen der Felder selbst. In einer Wechselwirkungstheorie wie der Quantenelektrodynamik dürfen Elektronen, Positronen und Photonen interagieren. Entgegen dem makroskopischen Bild wirken Elektronen jedoch nicht als Quelle des elektromagnetischen Feldes. Stattdessen interagiert das Elektron-Positron-Spinorfeld mit dem Photonenvektorfeld.

Erinnern Sie sich an die Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren des harmonischen Quantenoszillators$a^{\dagger}$Und$a$. Der Erstellungsoperator$a^{\dagger}$hat die Eigenschaft, dass, wenn es auf die wirkt$n$-ten Energieeigenzustand, ergibt sich der ($n+1$)-ter Energieeigenzustand:

$$\begin{equation} a^{\dagger}|{n}\rangle = \sqrt{n+1}|n+1\rangle, \end{equation}$$ während der Vernichtungsoperator $a$hat die Eigenschaft, dass es Energie-Eigenzustände erniedrigt: $$\begin{equation} a|n\rangle = \sqrt{n}|n-1\rangle. \end{equation}$$ Der Vakuumzustand $|0\rangle$ist so definiert, dass $$\begin{equation} a|0\rangle =0. \end{equation}$$ Im kanonischen Bild werden Quantenfelder durch Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren definiert: $$\begin{equation} \phi(\vec{x},t)=\int \frac{d^3p}{(2\pi)^3}\frac{1}{\sqrt{2\omega_p}} \left[a_p(t)e^{-ipx}+a^{\dagger}_p(t)e^{ipx}\right], \end{equation}$$ Wo $$\begin{equation} a_p^{\dagger}|0\rangle=\frac{1}{\sqrt{2\omega_p}}|p\rangle, \end{equation}$$ mit $\omega_p = \sqrt{\vec{p}^2+m^2}$. Mit anderen Worten, das Quantenfeld $\phi(\vec{x})$ist ein Operator, der auf das Vakuum einwirkt und ein Teilchen an der Position erzeugt $\vec{x}$.

Elementarteilchen werden als Punktteilchen modelliert, aber dies impliziert keine "einfache Gauß'sche Gesetz"-Situation. Die Tatsache, dass die Quantenelektrodynamik durch das Photon vermittelt wird, impliziert nicht, dass es irgendeine Analogie zwischen dem Verhalten makroskopischer elektrischer und magnetischer Felder und den quantisierten Photonen gibt, die die Kraft vermitteln. Ein auffälliger Unterschied ist die Tatsache, dass das Coulomb-Potential nicht exakt ist$1/r$; Quanteneffekte höherer Ordnung tragen zu logarithmischen Korrekturen der Stärke der elektromagnetischen Kraft bei.

Schönste Frage seit langem. Deine Argumentation ist hervorragend. Sie sind der einzige, der meine letzte Frage kommentiert - über die gemessene maximale Entfernung des Elektroneneinflusses.

Ich vermute hier , dass elektrische Felder endlich sind. Das folgt sofort, wenn man zustimmt, dass das elektrische Feld quantisiert ist. Ein Quant muss eine endliche Energie haben und das ist der Grund dafür, dass sich das elektrische Feld nicht bis ins Unendliche ausbreiten kann.

Bei der Paarbildung wird ein Photon mit seinem elektrischen und magnetischen Feld in die elektrischen Felder eines Elektrons und eines Positrons und in deren magnetische Dipolmomente umgewandelt. Nicht zu vergessen die Eigenspins der Teilchen.

Meine besondere Neugier liegt darin, wie wir mit der "plötzlichen" Erstellung oder dem Verlust einer Quelle umgehen und wie die Quelle dann ihr zugehöriges Feld erstellt.

Was beobachten wir bei der Paarbildung?:

1. Hochenergetische Photonen sind stabil. Sie bewegen sich ungestört und ohne spontane Paarbildung. Erst bei der Wechselwirkung mit einem subatomaren Teilchen wird das Photon nicht einfach absorbiert, sondern in ein Teilchen-Antiteilchen-Paar umgewandelt.

2. Diese Teilchen sind immer geladen und haben die gleiche Masse. Sie haben kinetische Energie und genug Zeit, um sich zu entfernen und sich nicht gleich wieder gegenseitig zu zerstören. Einige von ihnen haben jedoch nicht so viel Glück und landen sofort wieder als reine Energie.

Welche Art von Modell können wir für die Feldbildung bauen, abgesehen von dem, was Sie die Quantenflüsterer nennen ?:

1. Das Photon hat sowohl eine elektrische als auch eine magnetische Feldkomponente. Der Querschnitt dieser Felder ist in der Realität begrenzt. Wenn das Photon weit genug von einem subatomaren Teilchen entfernt bleibt, findet kein Zerfall oder keine Absorption statt.

2. Ich vermute, dass zum Zeitpunkt der Paarbildung die Felder der neuen Teilchen meist zwischen diesen Teilchen liegen. Wenn sie sich trennen, ändern sich die Stärken dieser Felder in Richtung der ausgedehnten Felder, die wir normalerweise für diese Teilchen beobachten.

3. Einige Vorhersagen. Die magnetischen Dipole (die Spins) der neuen Teilchen werden ausgerichtet.

4. Nun der Punkt, an dem die Antwort von den Einflüsterern abgelehnt wird. Die Felder sind von endlicher Ausdehnung. Nur in diesem Fall macht es (für mich) Sinn, wie ein Photon mit seinen Feldern in zwei Teilchen mit ihren Feldern umgewandelt wird.

Wie entsteht das Feld aus den Quellen?

Die Rekombination von subatomaren Teilchen in der Nähe eines anderen existierenden Teilchens beinhaltet die Kondensation einer Masse und die intrinsischen elektrischen und intrinsischen magnetischen Felder um sie herum.

Warum können sie ohne sofortige Rekombination hergestellt werden?

Nichts passiert sofort. Ist die Fluchtzeit kürzer als die Zeit des Rekombinationsprozesses, erhält man zwei Teilchen. Dies hängt wahrscheinlich damit zusammen, ob bei der Paarbildung genügend Energie des Photons für die kinetischen Energien übrig bleibt.

Geht das Feld wie von einer Punktquelle aus/breitet es sich aus?

Versuchen wir es mit der Idee, dass das Photon seine endlichen Felder hatte und dass die neuen Teilchen sie auch haben. Am Anfang meist untereinander und nach einiger Zeit das gemeinsame Bekannte.

Wenn es von "innerhalb" der Quelle ausgeht, wie die Quellenformen, wissen wir, wie wir damit mathematisch umgehen sollen?

Ich habe das E- und B-Feld und das Photon aus kleineren Teilchen modelliert. Es ist mein privates Modell, aber sehr hilfreich für mich, um zu verstehen, was bei elektrischen und magnetischen Wechselwirkungen passiert und was Photonen sind. Also habe ich eine Quantisierung durchgeführt. Dies erklärt, warum Elektronen und Protonen nicht vernichten.