Welche Teilchen können virtuell sein? Nur die in der Tabelle des Standardmodells?

Die viel beachteten Arbeiten der Teams von S. Savasta und RJ Schoelkopf zeigten, dass virtuelle Partikel Effekte haben können, die indirekt prüfbar sind. Siehe zum Beispiel den berühmten Artikel

L. Garziano et al., „ Ein einzelnes Photon kann gleichzeitig zwei oder mehr Atome anregen “, arXiv:1601.00886v2,

oder,

R. Stassi et al., „ Spontaneous Conversion from Virtual to Real Photons in the Ultrastrong Coupling Regime “, arXiv:1210.2367v2

(Ich empfehle, diese Artikel sehr aufmerksam zu lesen , um zu verstehen, wie die virtuellen Photonen das Endergebnis beeinflusst haben. Im 1. Artikel wird das Vorhandensein virtueller Photonen in Zwischenstadien - siehe Diagramme in Abb. 4 - durch die Frequenz der Schwingungen in bezeugt Abbildung 3. Siehe die Formeln (4), (5), (6) Ich empfehle, aufhören zu rezitierendass virtuelle Teilchen nur ein Werkzeug in Feynman-Diagrammen sind. Virtuelle Teilchen können in einigen Experimenten auch in der Realität erscheinen, können aber aufgrund ihrer zu kurzen Lebensdauer und verschiedener Probleme wie Masse und anderer nicht nachgewiesen werden. Bei dem in der ersten Referenz beschriebenen Prozess verletzt ihre Anwesenheit die Energieerhaltung – deshalb kann man diese Zwischenzustände, die natürlich sehr kurz sind, nicht nachweisen. Ihre Anwesenheit kann jedoch indirekt aus Kalkülen abgeleitet werden, wie in der (ausgezeichneten) Arbeit von Savastas Team - erste Referenz.)

Mein Problem ist, dass in diesen Arbeiten nur virtuelle Photonen erzeugt werden. Meine Frage ist, welche anderen Arten von virtuellen Teilchen bekannt sind? Ein Kollege sagte mir, dass nur die Teilchen in der Tabelle des Standardmodells als virtuell erscheinen können (natürlich mit abnormaler Masse oder anderen abnormalen Merkmalen). Ist das wahr? Was ist mit virtuellen Protonen oder virtuellen Alpha-Teilchen?

Das scheint eher ein Schimpfen als eine Frage zu sein.
Ich bin nicht dagegen, virtuelle Teilchen intuitiv zu verstehen (siehe meine Frage hier ), aber lange darüber zu schimpfen, ob sie wirklich real sind , ist Philosophie, nicht Physik. Ein ausreichend vorsichtiger Physiker würde ein gewöhnliches Teilchen nicht einmal als real bezeichnen – nicht einmal etwas so „Objektives“, wie die Anzahl gewöhnlicher Teilchen zwischen Bezugsrahmen unterschiedlich ist. Sie alle sind Werkzeuge, um die Realität zu verstehen, nicht die Realität selbst.
Und als Werkzeug zum Verständnis der Realität sind virtuelle Partikel die meiste Zeit absolut schrecklich. Wenn Sie die Mathematik der QFT nicht verstehen und sich das einfach als Punktteilchenmechanik vorstellen, bei der die virtuellen Teilchen kleine Billardkugeln sind, fällt alles auseinander. Sie stoßen auf Unmengen von Widersprüchen. Auch Energiesparen funktioniert nicht. (In der Tat ist der Begriff der Nichterhaltung von Energie in QM nur eine bequeme Lüge, die Laien erzählt wird, um das virtuelle Teilchenbild zu bewahren, es gibt nichts, was auch nur annähernd analog dazu in der tatsächlichen Mathematik ist.)
Die einzige Möglichkeit, das Argumentieren virtueller Teilchen zu verwenden, besteht darin, die Mathematik tatsächlich zu verstehen, die Berechnung auf die übliche Weise durchzuführen und dann die Intuition virtueller Teilchen um das Ergebnis zu drapieren. Sie können sehen, dass genau das in den von Ihnen verlinkten Papieren passiert - es gibt nirgendwo einen "virtuellen Partikelzustand" oder einen "virtuellen Partikeloperator", es ist nur Standard-QFT. Deshalb können sie Virtual Particle Reasoning verwenden und damit durchkommen: weil sie die Berechnung tatsächlich durchführen können.
@knzhou " Führen Sie die Berechnung auf die übliche Weise durch und drapieren Sie dann die virtuelle Partikelintuition um das Ergebnis ". Ich verstehe diese ganze Formulierung und Philosophie nicht. Sie sollten die Artikel besser sehr aufmerksam lesen - erfinden Sie sie nicht neu . „ Es gibt niemals einen „virtuellen Teilchenzustand“ oder einen „virtuellen Teilchenoperator “. Was du sagst? Insbesondere in meiner 1. Referenz wäre das Endergebnis ohne die Zwischenzustände mit virtuellen Photonen nicht möglich. Bitte bemühen Sie sich auch, den Hamiltonian zu lesen.
Ich lese die Gleichungen. Sie enthalten keine virtuellen Partikel mehr als Standard-QFT. Wenn Sie anderer Meinung sind, zeigen Sie auf eine bestimmte Gleichung , um Ihre Behauptung zu rechtfertigen – nicht auf eine Reihe intuitiver Wörter.
@knzhou , Natürlich ist die gesamte Theorie dieser Artikel QFT und Quantenelektrodynamik. Es gibt keine anderen virtuellen Teilchen als die 2. Quantisierung vorhersagt. Aber die Effekte hier sind eine Folge der Störungstheorie, schauen Sie sich die Gleichungen (1) und (3) bis (7) an und lesen Sie die Erklärungen dazu. Betrachten Sie nun die Diagramme in Abb. 4. Sie werden sehen, dass in Zwischenzuständen die Energieerhaltung verletzt wird, weil in diesen Zuständen Photonen erscheinen, die aus dem Vakuum herausspringen - siehe Störungstheorie. Nur der Endzustand in jedem Diagramm hat die gleiche Energie wie der Anfangszustand.

Antworten (2)

Virtuelle Partikel können jede Art von Partikel sein. Ein gutes Beispiel wären virtuelle Pionen. Kernkräfte können auf einfache Weise durch ein Ein-Pion-Austauschpotential modelliert werden.

Wenn virtuelle Teilchen nur Elementarteilchen sein könnten, wäre das zu schön, um wahr zu sein. Dann hätten wir eine magische Möglichkeit, Strukturen auf allen Skalen zu erkennen, weil sich Kompositteilchen bei allen Energien anders verhalten würden als Elementarteilchen.

Haben Sie einen Artikel/eine Arbeit gesehen, die von virtuellen Atomen spricht? Wenn ja, lass es mich bitte wissen, ich wäre sehr interessiert.

Virtuelle Teilchen sind ein mathematisches Konstrukt in Feynman-Diagrammen. Sie tragen die Quantenzahlen des benannten Teilchens, sind aber außerhalb der Massenhülle, unter einer Integration für den untersuchten Prozess.

Das virtuelle Teilchen ist ein Pol im Propagator unter der Integration vom Anfangs- zum Endzustand.

Zuerst lernte ich die Regeln der Feldtheorie anhand eines Kernphysikmodells mit Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren. Wenn Sie eine konsistente Quantenfeldtheorie für einen beliebigen Satz von Teilchen definieren können, können diese Teilchen in den Feynman-Diagrammen auch virtuell sein, um messbare Größen zu berechnen. Man muss jedoch sicherstellen, dass das System konsistent ist, damit die Mathematik funktioniert.

In der zweiten von Ihnen zitierten Arbeit ist nicht genug Energie im Aufbau vorhanden, um echte Teilchen mit Massen größer als Null zu erzeugen.
Lieber @annav , es scheint mir, dass Sie den ersten Artikel NICHT sorgfältig gelesen haben. Ich lese es mit Bleistift und Papier und überprüfe jede Formel. Bitte schauen Sie, ich habe meine Frage mit Erklärungen ergänzt, wie man sehen kann, dass die virtuellen Photonen in Zwischenzuständen erschienen sind. Ich wiederhole, es ist ein sehr aufschlussreicher Artikel. Die virtuellen Teilchen sind Photonen. Von welcher Masse > Null sprechen Sie im Zusammenhang mit der 2. Arbeit? Bitte seien Sie klarer. Ich sage Ihnen offen, ich frage hauptsächlich nach der Möglichkeit virtueller Atome , nicht nur nach virtuellen Elementarteilchen aus der Standardmodelltabelle.
An alle : Wenn bewiesen werden kann, dass virtuelle Atome existieren, sogar virtuelle Moleküle, würde das helfen, eines der schweren Probleme in QM zu klären. Deshalb habe ich meine Frage gestellt, weil ich bei weitem nicht davon überzeugt bin, dass solche schweren virtuellen Teilchen auftreten können. Der Nachweis, dass schwere virtuelle Teilchen auftreten können, wäre eine bemerkenswerte Leistung.
Sophia, der einzige Beweis für die Existenz virtueller Teilchen ist mathematisch. Wenn Sie eine Feldtheorie aufstellen, bei der ganze Atome ausgetauscht werden können, werden sie virtuell sein, ABER ES SOLLTE GENUG ENERGIE SEIN, um virtuell in real umzuwandeln. In diesem Diagramm. Sehen Sie sich dieses Diagramm zur Paarbildung an. i.stack.imgur.com/rnRys.gif Das virtuelle Elektron wird real, WENN GENUG ENERGIE vom einfallenden Gamma geliefert wird. In den von Ihnen angegebenen Links wird die Energie zum Umwandeln virtueller in reale Photonen während des Aufbaus des Versuchsaufbaus angegeben.
virtuelle Teilchen sind nicht nur diese Feynman-Diagramme. All die Kreaturen , die gegen verschiedene Gesetze der Physik verstoßen, können nicht entdeckt werden und sind kurzlebig. Betrachten Sie aufmerksam die Diagramme in Abb. 4. Die virtuellen Photonen erscheinen in Zwischenzuständen zwischen Anfangs- und Endzustand und sind identisch mit dem REALEN Photon im Anfangszustand. Aber sie tauchten aus dem Vakuum auf. Die Energie der Zwischenzustände unterscheidet sich von der des Anfangszustands. Deshalb werden diese Zustände als virtuell bezeichnet – sie können nicht erkannt werden. Nur der Endzustand hat die gleiche Energie wie der Anfangszustand.
Nein, sie sind masselose Hüllen, dh die vier Vektoren, die sie darstellen, haben eine variable Masse, da die Variablen über den Propagator des Teilchenpols integriert werden. Da die Masse nicht mit der Masse des Photons übereinstimmt, sind sie nicht REAL. Sie können nicht aus dem Vakuum auftauchen, es sei denn, etwas Energie wird von WIRKLICHEN Teilchen geliefert. Sie missverstehen den Begriff „virtuell“, der der mathematischen Funktion mit den Quantenzahlen eines Teilchens zugeordnet ist. Das „spontane“ Erscheinen echter Photonen nimmt die Energie aus dem vorbereiteten Zustand des Experiments, um real zu werden.
Anna, du kannst den Autoren des Artikels nicht widersprechen, mit ihren Kalkülen, mit ihren Diagrammen. Aber wenn Sie ihren Artikel neu erfinden wollen , um durchgeführte Experimente und Ergebnisse als die von Schoelkopfs Team und anderen zu leugnen, um zu sagen, dass all diese Leute die Terminologie missverstehen, hat es keinen Sinn, die Diskussion fortzusetzen.
Habe ich gesagt, dass sie missverstehen? Ich sage, Sie verstehen falsch, was ein virtuelles Teilchen ist. Ein virtuelles Teilchen kann als real enden, wie der von mir verlinkte Paarbildungsgraph zeigt, wenn genügend Energie im System vorhanden ist.
Hast du meine Worte gelesen, dass ich nur diese Autoren zitiere? Oder lesen Sie nur das, was Sie aus meinen Worten auswählen möchten? Wie auch immer, für mich ist dieser nutzlose Streit mit dir beendet , guten Tag.
Der „spontane“ Teil widerspricht dem nicht. Sie haben in ihren Versuchsaufbau Energie gepumpt, die "spontan" in echte Photonen zerfällt.
Hier ist kein Kindergarten, Anna. Ich werde keine Zeit damit verschwenden, über einen Ausdruck zu streiten. Wie ich sehe, haben Sie eine bestimmte Definition für "virtuelle Teilchen", aber sehr viele Wissenschaftler haben eine breitere Definition. Ich habe hier eine sehr wichtige Frage gestellt und entweder kann ich Informationen bekommen oder nicht. Im 2. Fall habe ich keine Zeit. Das ist alles.
Welche Teilchen können virtuell sein? Nur die in der Tabelle des Standardmodells?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v