Wie wird ein Teilchen, das sich von seiner Massehülle wegbewegt, erscheinen/verhalten, wenn es in der realen Welt beobachtet wird?

Bearbeiten: Meine Frage bezieht sich nicht direkt auf das Feynman-Diagramm, sondern auf die Natur von Off-Shell-Objekten, wären sie so häufig wie die On-Shell-Objekte. Ich versuche anzudeuten, dass es unmöglich sein wird, ein Elektron von einem Myon zu unterscheiden, wenn es auf geeignete Weise die Hülle verlässt. Auch hier habe ich nicht die Absicht, direkt auf interne Linien im Feynman-Diagramm zu verweisen.

Man sagt, dass sich ein Teilchen von der Schale wegbewegt, wenn E 2 − P 2 ≠ M 2 , Wo M ist die bekannte Ruhemasse des Teilchens.

Aber wie messen wir erstmals die Ruhemasse eines Teilchens?

Wir messen es mit der Formel E 2 − P 2 = M 2 . (Wir beschleunigen das Teilchen in einem bekannten elektrischen Feld, messen die erfasste Geschwindigkeit und berechnen dann die Masse unter Verwendung der Gleichungen der speziellen Relativitätstheorie.)

Glücklicherweise erhalten wir im Alltag, wenn wir dieses Experiment wiederholen, den gleichen Wert für die Masse, was uns glauben macht, dass die Ruhemasse eine Konstante ist.

Aber in der QFT stoßen wir auf die Idee der Off-Shell-Bewegung, bei der E 2 − P 2 = ( M + A ) 2 , Wo M ist die 'bekannte' Ruhemasse und A ist eine beliebige Zahl.

Im Grunde genommen erscheint ein Partikel, das sich von der Hülle wegbewegt, als normales Partikel mit einer etwas anderen Masse. Für eine Person, die sich ihrer bekannten Ruhemasse nicht bewusst ist, würde ein Teilchen, das sich von der Hülle wegbewegt, als ein völlig normales relativistisches Teilchen erscheinen.

Mit anderen Worten, nach meiner Argumentation kann Myon als ein Elektron betrachtet werden, das sich von der Hülle wegbewegt.

Ist diese Deutung richtig?

Virtuelle Teilchen sind interne Linien in einem Feyman-Diagramm. Das ist es. In der Theorie gibt es keinen physikalischen Zustand, in dem es irgendwelche virtuellen Teilchen gibt. Sie sollten Leuten nicht trauen, die versuchen zu sagen, dass virtuelle Partikel "in und aus der Existenz kommen" oder ähnliches, weil sie nicht wissen, wovon sie sprechen. physical.stackexchange.com/questions/221842/…

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Im Grunde genommen erscheint ein Partikel, das sich von der Hülle wegbewegt, als normales Partikel mit einer etwas anderen Masse. Für eine Person, die sich ihrer bekannten Ruhemasse nicht bewusst ist, würde ein Teilchen, das sich von der Hülle wegbewegt, als ein völlig normales relativistisches Teilchen erscheinen.

Ist diese Deutung richtig?

Virtuelle Teilchen sind eine mathematische Abkürzung für eine bestimmte Methode zur Berechnung der grundlegenden Wechselwirkungen von Teilchen. Dieses Feynman-Diagramm wird es klarer machen:

Feynman-Diagramm

Nur Linien, die in das Diagramm eintreten oder es verlassen, repräsentieren beobachtbare Partikel. Hier treten zwei Elektronen ein, tauschen ein Photon aus und treten dann aus. Zeit- und Raumachsen sind in der Regel nicht angegeben. Die vertikale Richtung zeigt den Zeitverlauf nach oben an, aber der horizontale Abstand gibt nicht den Abstand zwischen den Partikeln an

Nur die ankommenden und abgehenden Teilchen sind hüllenlos und real und können gemessen werden. Die internen Linien liegen unter dem Integral , das durch das Feynman-Diagramm impliziert wird, und daher variiert der der internen Linie zugeordnete Vierervektor innerhalb der Integrationsgrenzen . Es wird in diesem Fall Photon genannt, weil es die Quantenzahlen des Photons trägt, aber nicht die Masse, die sich außerhalb der Schale befindet. Teilchen behalten den Namen, wenn sie nach einem Scheitelpunkt zu inneren Linien werden, weil Quantenzahlen, Lepton, Baryon, Ladung usw. erhalten bleiben.

Es gibt keinen Zugriff auf ein virtuelles Teilchen, damit es gemessen werden kann. In den Formeln zur Querschnittsberechnung wird das virtuelle Teilchen durch einen Propagator beschrieben , der im Nenner die Masse des benannten Teilchens hat, was zu Resonanzen im Querschnitt führt.

Hier ist der Querschnitt der e+e-Streuung (siehe Link für Details), der die beobachteten Resonanzen zeigt.

e+e-

Die Wirkung des Propagators, der ein virtuelles Teilchen begleitet, ist deutlich zu sehen. Bei der Masse des Z gäbe es eine Delta-Funktion, abgesehen von der quantenmechanischen Unbestimmtheit, aber es gibt einen Beitrag eines virtuellen Z-Austauschs (wir sehen nur die äußeren Linien des Z-Zerfalls), sogar weit entfernt von der Masse des Z. Es verwandelt sich nicht in etwas anderes. Weit entfernt vom Massenwert der Peaks summieren sich die Beiträge all dieser Resonanzen, außer dass sie schnell sehr klein werden. Es gibt keine Verwechslung von Massen. (Ich habe das Z als Beispiel verwendet, weil es ein Elementarteilchen ist, aber auch Resonanzen wie j/psi und rho usw. können mathematisch mit einer virtuellen Linie und einem Propagator beschrieben werden).

Danke für die Antwort! Ja, ich stimme zu, dass alle messbaren Einheiten in QED reale Teilchen sind und virtuelle nur während der Berechnung verwendet werden. Aber angesichts der Definition eines virtuellen Teilchens, das sich von der Hülle wegbewegt, ist mein Argument, dass es keinen Unterschied zwischen einem virtuellen Teilchen und einem realen Teilchen gibt, das eine andere Masse aufweist. Zum Beispiel könnte ein Myon ein Elektron sein, das sich von der Hülle wegbewegt, denn abgesehen von der Massendifferenz sind beide theoretisch identisch, soweit es mein Argument in der Frage betrifft. Aber die Frage ist, gibt es einen Fehler in der Argumentation?
@Raja, wenn die On-Shell-Beziehung nicht gilt, warum sollte das der Fall sein? A konstant sein?
Die interne Linie entspricht einem Propagator, der für Spin-1/2-Fermionen steht γ μ P μ + M F P 2 − M F 2 + ich ε . Sie können nicht willkürlich wechseln M F in diesem Propagator, ohne beobachtbare Querschnitte zu beeinflussen. Dass die interne Linie genau diesem Propagator entspricht, folgt aus (i) der Dyson-Reihe für die S -Matrix (ii) Erweiterung der Reihe unter Verwendung des Wickschen Theorems (iii) unter Verwendung der Freiteilchenwellengleichungen. Schritt (ii) bedeutet in QED, dass Sie die Leptonenzahl an jedem Scheitelpunkt erhalten, dh keine Elektronen werden in Myonen umgewandelt, und Schritt (iii) bedeutet die Masse in der
Propagator wird die Masse, die in der Wellengleichung der freien Teilchen erscheint.
@Kosm Alles, was ich sagen wollte, ist, dass, wenn ein Partikel die Schale verlässt, dann für einen Wert von A , würde sich das Teilchen verhalten, als ob es sich auf einer Schale befindet, und seine Ruhemasse wurde auf geändert M + A . Meine Frage bezieht sich nicht direkt auf QED, sondern nur auf die Untersuchung des Verhaltens, das ein Off-Shell-Partikel annehmen würde, wenn wir eines beobachten würden.
Lesen Sie den Kommentar von Robin. Die internen virtuellen Teilchen werden von einer grünen Funktion begleitet, die die Masse des benannten Teilchens im Nenner hat.
Wie wird ein Teilchen, das sich von seiner Massehülle wegbewegt, erscheinen/verhalten, wenn es in der realen Welt beobachtet wird?
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